STM32串口使用心得（一）——DMA+空闲中断接收

想看正文的直接到 三，如何为之

一，因何用之？

之前曾经写过一篇《关于CubeMX的串口全双工接收发送锁死的问题》的文章，讨论了STM32的串口在全双工模式下会出现锁死问题的现象。当时的解决办法是在串口接收中断中加入解锁机制，貌似临时解决了这个问题。但这几天程序不知道怎么回事，又开始频繁地出现死机现象，而且仿真的时候会进入HardFault()。

二，缘何致之？

最让人头疼的问题就是大部分时间里没有问题。
                      ———— mickey35

死机的现象总是在意想不到的情形下发生，可能刚下载完程序就出现了；或者正常跑了好几天才出现。所以，为了寻找死机的原因，采取了以下两种方式：

1，缩短任务执行的延时，加重MCU负担。此举可使死机的概率大幅提高。（仔细想来，之前貌似解决问题的时候，MCU的负担并不是很重，之后可能任务加多了，矛盾也就凸显出来了）
2，在网上找到的调试HardFault()问题的办法。除去检查数组越界和堆栈溢出之外，最简单的办法就是在HardFault()处添加断点，之后在监视窗查看调用代码就可以找到调用HardFault()的代码了。（经过博主实验，这个方法并非百试百灵，大部分情况下都跳到“MOVS r0，r0”去了，多试几次才可能找到罪魁祸首）

总之，经过一番调试之后，发现最可能的调用函数是HAL_UART_Receive_IT

个人猜测，因为串口数据来的非常快（115200），串口中断调用频繁，导致出现数据溢出，串口锁死，串口状态异常等等各种情况，最终进入硬件错误中断，然后导致死机。顺便一提，博主的板子上跑的是Freertos，其中一个任务负责LCD的显示，LCD的默认刷新率是50Hz，但有时候会出现明显的掉帧，甚至稳定只有十几Hz，这从侧面印证存在某个极其占用资源的任务，MCU负担过重。

三，如何为之？

单字节接收，中断保存数据，关键字节开始处理数据是从51时代就延续下来，专门处理串口接收数据的办法，但似乎在STM32上已经不好适应了。对于STM32这种提供了丰富外设和功能的芯片，串口接收也可以尝试一下一些新的方式，比如DMA+空闲中断接收。

仍然采用STM32CubeMX来创建工程，请忽略掉我的板子上那几个LED灯的配置。

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在main.c里新建全局变量

uint8_t usart1_rx_flag = 0;
uint8_t usart1_rx_buffer[128];
uint8_t usart1_tx_buffer[128];
uint16_t usart1_tx_len = 0;

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main函数中开启DMA接收和空闲中断：

void main(void)
{
    ...
    /* USART1接收 */
    if(HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,(uint8_t *)&usart1_rx_buffer,128) != HAL_OK)    Error_Handler();
    /* 开启空闲接收中断 */
    __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE);
    ...
}

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在usart.c文件中添加处理空闲中断的回掉函数：

/* 串口接收空闲中断 */
void UsartReceive_IDLE(UART_HandleTypeDef *huart)  
{
    uint16_t i = 0;

    if((__HAL_UART_GET_FLAG(huart,UART_FLAG_IDLE) != RESET))  
    {
        if(huart->Instance == USART1)
        {
            __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(huart);
            i = huart->Instance->SR;
            i = huart->Instance->DR;
            i = hdma_usart1_rx.Instance->CNDTR; 
            HAL_UART_DMAStop(huart);

            /* 此处处理数据，主要是拷贝和置位标志位 */
            if(usart1_rx_flag == 0)
            {
                memcpy(usart1_tx_buffer,usart1_rx_buffer,(128 - i));
                usart1_rx_flag = 1;
            }

            /* 清空缓存，重新接收 */
            memset(usart1_rx_buffer,0x00,128);
            HAL_UART_Receive_DMA(huart,(uint8_t *)&usart1_rx_buffer,128);
        }
    }
}  

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在stm32f1xx_it.c中的中断入口点处添加空闲中断检查：

void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
    /* HAL库好像没有处理空闲中断的代码，需自己添加 */
    if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE))
    {
        UsartReceive_IDLE(&huart1);
    }
  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */

  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

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在主循环中加入检查标志位和发送数据的代码：

/* USART_Task function */
void USART_Task(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN USART_Task */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
      if(usart1_rx_flag == 1)
      {
          dma_send(usart1_tx_buffer,usart1_tx_len);
          usart1_rx_flag = 0;
      }
    osDelay(1);
  }
  /* USER CODE END USART_Task */
}

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最终测试结果如下：

此处只是一个DEMO,单纯做了一个回环测试，但在实际项目使用中确实极大减轻了MCU的负担，目前暂时没有因为这种方式的串口接收导致的死机。但在接收一些超长的数据时，需要极大的缓存区。正在考虑是否可以同时开启串口接收中断和DMA接收中断。。。

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