【小经验】STM32H743/750系统中使用串口DMA和超时中断接收任意长度数据

yangskyhigh

0.     背景

STM32H743/750中串口具有DMA传输功能，配合超时中断可实现灵活接收数据，网上流传的方法一般是把DMA设置为常规模式，其缺点是一旦一次性要接收的数据超过DMA缓冲区大小，就无法正确处理。

我们可以将DMA设置为循环模式，再结合超时中断，可以解决接收数据超过DMA缓冲区大小的问题。

1.     基本设置

file:///C:/Users/ThinkPad/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg

2.     修改代码

（1）     新建暂停DMA接收函数

static HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAStopRx(UART_HandleTypeDef *huart)

{

    /* Stop UART DMA Rx request if ongoing */

    if ((huart->RxState == HAL_UART_STATE_BUSY_RX) &&

        (HAL_IS_BIT_SET(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAR)))

    {

        CLEAR_BIT(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAR);

        /* Abort the UART DMA Rx channel */

        if (huart->hdmarx != NULL)

        {

            HAL_DMA_Abort(huart->hdmarx);

        }

        //UART_EndRxTransfer(huart);

        /* Disable RXNE, PE and ERR (Frame error, noise error, overrun error) interrupts */

        CLEAR_BIT(huart->Instance->CR1, (USART_CR1_RXNEIE | USART_CR1_PEIE));

        CLEAR_BIT(huart->Instance->CR3, USART_CR3_EIE);

        /* At end of Rx process, restore huart->RxState to Ready */

        huart->RxState = HAL_UART_STATE_READY;

    }

    return HAL_OK;

}

（2）     开始接收函数，在其中配置超时处理：

void User_UART_Start(uint8_t index)

{

    if (index == Huart1_Index)

    {

        HAL_UART_ReceiverTimeout_Config(&huart1, 220);

        HAL_UART_EnableReceiverTimeout(&huart1);

    __HAL_UART_DISABLE_IT(uartHandle, UART_IT_ERR);

    __HAL_UART_DISABLE_IT(uartHandle, UART_IT_PE);

  

    /*Enable the TIMEOUT Interrupt*/

    __HAL_UART_ENABLE_IT(uartHandle, UART_IT_RTO);

       HAL_UART_Receive_DMA (&huart1, User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf, UART_RX_BUF_SIZE);

    }

}

HAL_UART_ReceiverTimeout_Config函数中第2个参数是超时判断阈值，其时间单位为 (1/串口波特率)秒；

（3）中断处理流程

1）修改DMA传输半完成、全部完成的回调函数：

void HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)

{

    if (huart == &huart1)

    {

        SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf),

                                     sizeof(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf) / 8);

        // 接收到数据处理函数

        User_UART_RxCpltCallback_1(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf,

                                   sizeof(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf) / 2);

        Uart_Rcv_HalfRcv_1 = 1;

    }

}

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)

{

    if (huart == &huart1)

    {

        SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)(&(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf[sizeof(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf) / 2])),

                                     sizeof(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf) / 8);

        // 接收到数据处理函数

        User_UART_RxCpltCallback_1(&(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf[sizeof(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf) / 2]),

                                   sizeof(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf) / 2);

        Uart_Rcv_HalfRcv_1 = 0;

    }

}

注：

l  Uart_Rcv_HalfRcv_1为传输半完成、全部完成的标记；

l  User_UART_RxCpltCallback_1为用户处理函数，传递参数是本次收到数据首地址和数据字节长度；

l  这两个回调函数的目的是将DMA接收缓冲区分为上下两个区间，每个区间接收满了可独立处理，又不影响接着接收另一个区间；

l  SCB_InvalidateDCache_by_Addr这个函数在打开了数据Dcache时要使用，否则DMA可以报告收到数据的字节长度，但读取的数据都是0x00;

2）增加一个超时中断处理函数，用于处理区间未存满的情况

void UsartReceive_TIMEOUT(UART_HandleTypeDef *huart)

{

    uint16_t i = 0, len;

    if ((__HAL_UART_GET_FLAG(huart, UART_FLAG_RTOF) != RESET))

    {

        if (huart->Instance == USART1)

        {

            __HAL_UART_CLEAR_FLAG(huart, UART_CLEAR_RTOF);

            i = huart->Instance->ISR;

            i = huart->Instance->RDR;

            i = __HAL_DMA_GET_COUNTER(huart1.hdmarx); // 剩余

            HAL_UART_DMAStopRx(huart);

            // 接收到的数据长度

            len = UART_RX_BUF_SIZE - i;

            if (i != UART_RX_BUF_SIZE) // 有数据

            {

                if (Uart_Rcv_HalfRcv_1 > 0)

                {

                    SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)(&(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf[sizeof(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf) / 2])),

                                                 sizeof(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf) / 8);

                    // 接收到数据处理函数

                    User_UART_RxCpltCallback_1(&(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf[UART_RX_BUF_SIZE / 2]),

                                               len - UART_RX_BUF_SIZE / 2);

                }

                else

                {

                    SCB_InvalidateDCache_by_Addr((uint32_t *)(&(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf[0])),

                                                 sizeof(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf) / 8);

                    User_UART_RxCpltCallback_1(User_Usart_Buffer[Huart1_Index].RxBuf, len);

                }

            }

            else

            {

                __HAL_UART_CLEAR_OREFLAG(huart);

            }

            // 开始接收

            User_UART_Start(Huart1_Index);

            Uart_Rcv_HalfRcv_1 = 0;

        }

    }

}

注：

l  Uart_Rcv_HalfRcv_1 为传输半完成、全部完成的标记，由此可知本次超时中断发生时，DMA接收到的数据的位置，是位于DMA接收区的前半区和后半区；

l  __HAL_DMA_GET_COUNTER函数读取的是DMA剩余空间长度；

l  在此中断处理函数中，会重新开始一次DMA接收；

3） 修改串口中断服务函数

void USART1_IRQHandler(void)

{

  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */

  UsartReceive_TIMEOUT(&huart1);

  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */

  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);

  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */

  //UsartReceive_IDLE(&huart1);

  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */

}

将超时处理函数放置于默认处理函数HAL_UART_IRQHandler之前，是因为在HAL_UART_IRQHandler函数中仅将超时中断做ERROR标记，而不处理；

eric2013

谢谢楼主分享。

王海靖

多谢楼主分享

ruboss

半传输中断分割缓冲区这个思路很强

fengqiyunyong52

楼主能发一份源码参考参考吗？谢谢。

萌军总司令

半传输中断分割缓冲区
楼主，我要赞美你！

jackfrost

学习了，感谢楼主的分享

waterx3

HAL_UART_ReceiverTimeout_Config函数中第2个参数是超时判断阈值，其时间单位为 (1/串口波特率)秒；这个怎么和220匹配的？

he2002512

一直没有数据，超时中断会周期中断吗？

进阶的熊猫

感谢分享。

jyklll

楼主厉害，请教个问题：串口具体是如何检测超时的呢？手册中只提到从停止位开始计数，那在不超时的情况下什么时候停止计数呢？每一次计数都必须检测到停止位才开始吗？
我用H750作主机，使用串口空闲中断+DMA来接收来自从机的不定长数据，为了确保传输完成，我在空闲中断里添加了DMA标志位等待，同时为了防止DMA数据过短无法触发DMA标志位导致无限等待，所以添加了RTOF超时标志位，但是遇到一个问题：故意断开从机后，偶尔会发生RTOF标志位无法重新置1的现象，导致我在接收中断里无限循环等待RTOF标志位。
我推测是因为RTOF标志位只有在检测到停止位之后才开始计数，在超时前检测到起始位就停止计数，所以如果H750在接收数据时，破坏这次接收，比如突然断开从机，使H750只检测到起始位，却没有检测到停止位，会导致RTOF始终为0，只有再进行一次完整的数据接收才会重新置一。
楼主有遇到过这类问题吗？我目前还没想到高效的解决办法，如果RTOF不能用，就只能用定时器或者简单延时来判断超时了

Devil_920

学习了，根据楼主的思路实现了一把，效果非常过，不管怎么整，串口依旧非常稳定。感谢！

qq1646544

Devil_920 发表于 2023-8-1 17:33
学习了，根据楼主的思路实现了一把，效果非常过，不管怎么整，串口依旧非常稳定。感谢！

求一份源码学习一下

Devil_920

qq1646544 发表于 2023-8-3 13:58
求一份源码学习一下

抱歉，公司项目上的，暂时没法拿出来。楼主已经把思路写的非常好了

971503750

您好！俺想求一份源码学习一下，刚学习，有挺多没懂的。。。

Yhlr

学习一下，针对超过DMA缓存区大小的处理方式

旮旯旭

jyklll 发表于 2023-7-31 18:08
楼主厉害，请教个问题：串口具体是如何检测超时的呢？手册中只提到从停止位开始计数，那在不超时的情况下什 ...

你断开串口线应该进了错误中断了，需要重启接收

jackhbkarm

感谢分享，学习学习下

VDVA

我按照您的思路进行了一个简单的尝试写RTX5 消息队列+ UART1 DMA 双缓存 超时中断,遇到问题,有时候会丢帧,还请您帮忙看一下问题在哪里