前言
' T3 [# p+ A1 k- m6 n! Z# J* |Cube 软件包的提供，极大的降低了开发难度。使用者在开发的过程中，只需参考 Cube 包中提供的例程就能快速的实现对应功能开发。开发者为了快速开发 UART 功能，参考 Cube 包中的 UART 例程，并根据应用情况，扩展了另一组 UART 接口。但是在应用过程中，发现两路 UART 不能共存。本文分析了这种情况出现的原因。
& L- @7 S, b% ~6 v7 n
背景介绍
在 Cube 软件包中 CDC 例程实现了虚拟串口通信功能，数据传输链路如下图所示。


$ s5 I' E/ K& c* |' S
在开发者的应用中，需要实现下图数据传输链路。根据应用用需求，推荐参考 Cube 软件包中的 USBCDC 例程。

; I1 y* J$ c  F/ v
2 o) q5 F2 @$ r9 Q0 A5 x2 X. |
& B) @% s  u: {/ |
1 f9 w! `# m6 R5 U问题描述
% l; I( O) P- B( r( G; T  `+ R问题复现平台： STM324xG-Eval
例程路径：
" l/ Y4 f  _% I5 i3 M+ ZSTM32Cube_FW_F4_V1.15.0\Projects\STM324xG_EVAL\Applications\USB_Device\CDC_Standalone


在对 CDC 例程了解后，参考已有的 UART 应用，新增了一路 UART。对应初始化程序如下所示。其中USARTx 为例程原有部分，而 USARTy 为新增的一路 UART 初始化部分。

1. void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
   
2. {
   
3. static DMA_HandleTypeDef hdma_tx;
   
4. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
   
5. 
   2 c( H2 r) r! [- g7 @/ g
6. if(huart->Instance == USARTx )
   
7. {
   ' p# E' u+ ~: A: ^
8. /*##-1- Enable peripherals and GPIO Clocks #################################*/
   
9. /* Enable GPIO clock */
   $ }1 B0 X2 _, B+ H) B: g
10. USARTx_TX_GPIO_CLK_ENABLE();
    4 n8 E" o/ k/ G, U' `) t0 b- K; P
11. USARTx_RX_GPIO_CLK_ENABLE();
    
12. /* Enable USARTx clock */
    
13. USARTx_CLK_ENABLE();
    # X* |7 y. O4 ^. f5 A* m8 {" Z
14. /* Enable DMAx clock */
    # t1 x4 }0 V: Y; B  X3 e* H
15. DMAx_CLK_ENABLE();
    
16. 
    2 J/ j- t) t9 {
17. /*##-2- Configure peripheral GPIO ##########################################*/
    
18. /* UART TX GPIO pin configuration */
    
19. GPIO_InitStruct.Pin = USARTx_TX_PIN;
    # q. i3 e. f8 l- @  U( v. M5 }
20. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    
21. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    
22. GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FAST;
    
23. GPIO_InitStruct.Alternate = USARTx_TX_AF;
    
24. 
    
25. HAL_GPIO_Init(USARTx_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
    
26. 
    / G. U' S1 R4 [, \* m
27. /* UART RX GPIO pin configuration */
    
28. GPIO_InitStruct.Pin = USARTx_RX_PIN;
    
29. GPIO_InitStruct.Alternate = USARTx_RX_AF;
    
30. 
    
31. HAL_GPIO_Init(USARTx_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
    
32. 
    
33. /*##-3- Configure the NVIC for UART ########################################*/
    2 y1 `2 @% d" n# t( Q% ^
34. HAL_NVIC_SetPriority(USARTx_IRQn, 5, 0);
    6 T: s" ^/ Q( I) z: {' h. t
35. HAL_NVIC_EnableIRQ(USARTx_IRQn);
    : |( l: _$ e( S+ z! n" x
36. 
    
37. /*##-4- Configure the DMA streams ##########################################*/
    : \5 V, f* i. u) T) _9 a
38. /* Configure the DMA handler for Transmission process */
    - o5 s- N7 n3 g
39. hdma_tx.Instance = USARTx_TX_DMA_STREAM;
    6 x. I" }+ O  K" n- r4 J$ i
40. 
    2 u/ {1 G& {  O  n6 Q( s- ]
41. hdma_tx.Init.Channel = USARTx_TX_DMA_CHANNEL;
    7 V+ O" |7 `* r
42. hdma_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
    # o4 m6 M3 I, H3 Z2 d6 f) k2 C# s
43. hdma_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    
44. hdma_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    , d/ Y% F/ i! k  j" a! ~
45. hdma_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    1 z0 f5 p% _: e) `* |: C3 a
46. hdma_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
    
47. hdma_tx.Init.Mode = DMA_NORMAL;
    , t' [) p! T; L% _( F
48. hdma_tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW;
    $ d7 [/ F0 p- F
49. hdma_tx.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;
    8 {3 ~0 [7 h1 i7 ]# u
50. hdma_tx.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL;
    
51. hdma_tx.Init.MemBurst = DMA_MBURST_INC4;
    6 C, T/ e1 ~  h  S, {; G8 m- m4 J( ?
52. hdma_tx.Init.PeriphBurst = DMA_PBURST_INC4;
    1 ]1 i! @. \: z3 x/ [
53. 
    $ u) c8 o; R$ M/ i1 l* Z9 F
54. HAL_DMA_Init(&hdma_tx);
    
55. 
    
56. /* Associate the initialized DMA handle to the UART handle */
    & [5 E  j  i$ H1 e5 s" I
57. __HAL_LINKDMA(huart, hdmatx, hdma_tx);
    : w/ M4 h$ b: V1 P" l6 o/ {9 a
58. 
    
59. /*##-5- Configure the NVIC for DMA #########################################*/
    ( A9 D* N* p7 }& S8 b# c  \0 @" V
60. /* NVIC configuration for DMA transfer complete interrupt (USARTx_TX) */
    
61. HAL_NVIC_SetPriority(USARTx_DMA_TX_IRQn, 6, 0);
    7 E# s3 f- R+ {4 b0 `: I
62. HAL_NVIC_EnableIRQ(USARTx_DMA_TX_IRQn);
    
63. 
      r' w/ ]/ K8 Y3 i
64. }
    + r+ N" h1 ]# x0 v' ?; Y
65. if(huart->Instance == USARTy )
      I4 `- k6 z+ g- A$ O7 }& M. g: T  i
66. {
    ( D. s- e- D: T! [% U; [
67. /*##-1- Enable peripherals and GPIO Clocks #################################*/
    
68. /* Enable GPIO clock */
    
69. USARTy_TX_GPIO_CLK_ENABLE();
    
70. USARTy_RX_GPIO_CLK_ENABLE();
    
71. /* Enable USARTx clock */
    . H5 H5 h+ l, Z7 G8 n- c6 {
72. USARTy_CLK_ENABLE();
    : k! p. ]& u6 \; {. @
73. /* Enable DMAx clock */
    
74. DMAy_CLK_ENABLE();
    3 X8 E# q- r' @4 y
75. 
    - R% R6 Y! g, F
76. /*##-2- Configure peripheral GPIO ##########################################*/
    " @, u7 p3 J# A2 b5 Z
77. /* UART TX GPIO pin configuration */
    0 r: V+ A' F: C- r$ ]
78. GPIO_InitStruct.Pin = USARTy_TX_PIN;
    4 N1 f4 N1 n% B& F% j0 t/ \! ^
79. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    
80. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    
81. GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FAST;
    
82. GPIO_InitStruct.Alternate = USARTy_TX_AF;
    - N( `7 T3 Z8 w, J. _0 |+ i) p
83. 
    
84. HAL_GPIO_Init(USARTy_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
    / O! ]" u/ _4 S- G0 W9 H
85. 
    
86. /* UART RX GPIO pin configuration */
    3 d+ o% h9 X6 i' T1 Y
87. GPIO_InitStruct.Pin = USARTy_RX_PIN;
    6 D3 z  M" `. b. q) ?, m# o6 q5 J! d/ I
88. GPIO_InitStruct.Alternate = USARTy_RX_AF;
    
89. 
    
90. HAL_GPIO_Init(USARTy_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
    
91. 
    ' `7 ?5 w: H1 U. {1 ?5 m( f
92. /*##-3- Configure the NVIC for UART ########################################*/
    
93. HAL_NVIC_SetPriority(USARTy_IRQn, 7, 0);
    
94. HAL_NVIC_EnableIRQ(USARTy_IRQn);
    
95. 
    
96. /*##-4- Configure the DMA streams ##########################################*/
    
97. /* Configure the DMA handler for Transmission process */
    
98. hdma_tx.Instance = USARTy_TX_DMA_STREAM;
    
99. 
    % ^# Y0 [9 _  P  L3 e0 D! J
100. hdma_tx.Init.Channel = USARTy_TX_DMA_CHANNEL;
     : Z% ~1 ?# q6 s/ j* n. K
101. hdma_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
     $ O$ x& S  E( H( p) J6 e
102. hdma_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
     / e- C( y: V( ?7 i. }
103. hdma_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
     * F; a  v: G2 ]' R6 A1 `
104. hdma_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
     / d' K1 x6 p+ l
105. hdma_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
     
106. hdma_tx.Init.Mode = DMA_NORMAL;
     8 r% ], k' E# s% @0 ^: D" g0 x
107. hdma_tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW;
     
108. hdma_tx.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;
     
109. hdma_tx.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL;
     % [8 H& e2 c% B8 B+ q/ ~; s/ N
110. hdma_tx.Init.MemBurst = DMA_MBURST_INC4;
     
111. hdma_tx.Init.PeriphBurst = DMA_PBURST_INC4;
     
112. 
     
113. HAL_DMA_Init(&hdma_tx);
     
114. 
     
115. /* Associate the initialized DMA handle to the UART handle */
     ( ^. {6 R- ]$ }2 d& u5 ?7 Z7 L
116. __HAL_LINKDMA(huart, hdmatx, hdma_tx);
     5 ?- C7 W9 |, F6 z. w' p, n8 R6 H
117. 
     
118. /*##-5- Configure the NVIC for DMA #########################################*/
     
119. /* NVIC configuration for DMA transfer complete interrupt (USARTx_TX) */
     # u: U* H# h) f6 r6 _- i  K+ P5 r4 V! v
120. HAL_NVIC_SetPriority(USARTy_DMA_TX_IRQn, 8, 0);
     
121. HAL_NVIC_EnableIRQ(USARTy_DMA_TX_IRQn);
     4 T; O1 [  g9 t4 ^/ D# Q( H
122. }
     5 f5 r3 a' ?2 g) U
123. …
     " O2 k  I. c. f4 s; U7 T
124. }

复制代码

在之前的 UART 发送和接收处，同样新增了一路 UART 的发送和接收。为了方便描述，这里不对应用层面进行描述。而是直接在例程中，时钟配置后执行下述语句，复现问题。
. t/ l, m$ J/ ?! [! d

1. #ifdef USART_X_INIT_ENABLE
   
2. UartHandle.Instance = USARTx;
   
3. …
   
4. if(HAL_UART_Init(&UartHandle) != HAL_OK)
   
5. …
   8 H5 x9 I( q' d; ~
6. if(HAL_UART_Receive_IT(&UartHandle, (uint8_t *)UserTxBuffer, 1) != HAL_OK)
   
7. …
   
8. #endif // USART_X_INIT_ENABLE
   
9. #ifdef USART_Y_INIT_ENABLE
   
10. UartHandley.Instance = USARTy;
    ' m. P  r3 J; \' Y  M# y( R  I9 E
11. …
    
12. if(HAL_UART_Init(&UartHandley) != HAL_OK)
    % v6 C# c$ D# v6 z
13. …
    7 O  W/ ~- L( R- [% _- |
14. if(HAL_UART_Receive_IT(&UartHandley, (uint8_t *)UserTxBuffer, 1) != HAL_OK)
    6 K4 P: @1 Z  p( {  Y6 f& T9 u
15. …
    " E8 [3 v% M! A5 \
16. #endif //USART_Y_INIT_ENABLE
    
17. while(1)
    
18. {
    
19. #ifdef USART_X_ENABLE
    2 Q9 ^7 p. c+ {2 Q+ ^0 o
20. HAL_UART_Transmit_DMA(&UartHandle, “UARTx Test”, 11);
    
21. #endif //USART_X_ENABLE
    
22. #ifdef USART_Y_ENABLE
    
23. HAL_UART_Transmit_DMA(&UartHandley,”UARTy Test”, 11);
    
24. #endif // USART_Y_ENABLE
    
25. HAL_Delay(100);
    
26. }

复制代码

0 l' ~4 i1 c5 t# N4 I结果如下表。



% V8 G0 w) R! d9 U3 t/ M7 z: f' j
* {' i  P, D. o
* ]2 _4 A+ l5 o' u问题分析
不同 UART 接口相互独立。UART IP 设计上，不同 UART 同时发送不会相互影响。初步判断应该是UART 初始化过程中，存在冲突。
. x( }" k0 n. S. E通过对结果分析，在 UARTx 和 UARTy 都进行初始化后，只执行 UARTx DMA 发送时，执行异常；只执行 UARTy DMA 发送时，执行正常。而在初始化中，UARTx 先于 UARTy 初始化，进一步确认是初始化时，存在冲突。并且将问题范围缩小到 HAL_UART_MspInit()函数中。
在线调试，发现在执行 UARTy 初始化时（UARTx 已经在之前初始化结束），UARTx 发送 DMA 对应的 Instant 和 Channel 值都被改变。其中 Instant 中保存着对应 DMA 的寄存器基地址。
仔细检查 HAL_UART_MspInit()函数，发现对于 DMA 的初试化，两个 UART 共用了例程中原有的DMA 句柄变量，为上述程序中的 static DMA_HandleTypeDef hdma_tx;
. |) H2 e7 u. I4 Q) Y6 e; L5 Y而在 HAL_UART_Transmit_DMA 函数中，会对对应的 DMA 进行配置并使能，而配置过程会依据DMA 句柄中的参数。从而导致发送异常。
& R# A2 E8 ~4 ^$ }对问题的产生原因清楚后，在新增 UART 接口的时候，初始化函数 HAL_UART_MspInit()中同样需要新增 DMA 句柄变量，并利用在新增 UART 的 DMA 初始化中。如下所示。

1. void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
   - P0 J5 e! q1 E- f
2. {
   3 r9 o  [/ b, h: \. ?1 Y
3. static DMA_HandleTypeDef hdma_tx;
   ; T3 D2 T+ I+ {% N; m, n& Z/ J
4. static DMA_HandleTypeDef hdma_tx_y;
   8 Q) E8 @0 l4 ^
5. …
   4 A/ H4 Z0 M5 j; s# A% P
6. if(huart->Instance == USARTy )
   $ A- H( c, i" S
7. {
   $ R, h3 P7 Y9 [1 {2 z, p& N6 V
8. …
   
9. hdma_tx_y.Instance = USARTy_TX_DMA_STREAM;
   + j' ^. s* G4 f
10. hdma_tx_y.Init.Channel = USARTy_TX_DMA_CHANNEL;
    
11. hdma_tx_y.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
    1 R1 u/ {5 [2 v, |6 R7 r
12. hdma_tx_y.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    9 b% q2 B! Z: J  A4 T3 q
13. hdma_tx_y.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    ' b1 Q. ?5 B% }. y' |5 \
14. hdma_tx_y.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    1 k% n8 v, a' v5 `  z4 C7 ]
15. hdma_tx_y.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
    # _! B& W! w. ]' j
16. hdma_tx_y.Init.Mode = DMA_NORMAL;
    
17. hdma_tx_y.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW;
    
18. hdma_tx_y.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;
    ( w" Q& G- f4 C6 z+ E
19. hdma_tx_y.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL;
    
20. hdma_tx_y.Init.MemBurst = DMA_MBURST_INC4;
    
21. hdma_tx_y.Init.PeriphBurst = DMA_PBURST_INC4;
    1 j* Q8 W! |; Y# {0 R
22. HAL_DMA_Init(&hdma_tx_y);
    
23. /* Associate the initialized DMA handle to the UART handle */
    1 s& U' {% Q% o1 z* a, n# h- y( I
24. __HAL_LINKDMA(huart, hdmatx, hdma_tx_y);
    
25. …
    ) }# ]2 t- c8 Q( q* h- q
26. }

复制代码

) w9 U/ K) X% @9 Y总结
$ R- r% }! z) j所描述的问题，可以归结为一个开发漏洞。而导致这个开发漏洞的原因，更多的可能是在参考 Cube 例程时，对于各函数的了解以及变量的使用情况，没有逐个了解。建议在基于 Cube 例程进行开发时，能够对各函数及变量等加以了解，在针对应用进行修改过程中，能够减小错误率，从而减少排错时间。
8 G6 ?2 Q# Z0 i4 n  z9 m" B
! j  E: h- u3 V( D/ u. E! ^