代码收藏家技术教程 2023-08-03

深入解析STM32串口通信原理及应用

实验一：简单的利用串口接收中断回调函数实现数据的返回

关于串口调试助手，还应知道：

发送英文字符需要用一个字符即8位，发送汉字需要两个字符即16位，如上图，发送汉字“姜”实际是发送“BD AA”而发送英文字符X实际是发送“58”，本质上没有太大区别；

勾选了下方“发送新行”后，XCOM就会再你输入的需要发送的数据后自动加上一个回车（0X0D+0X0A），如果不勾选则我们在手动输入完“宋S”后还需敲一个回车键只有这样点击发送后，调试助手上方窗体才能将其显示，这是因为我们在程序的串口中断中自定义了一个数据接收协议，即只有当接受的数据以回车结尾（0X0D+0X0A），串口才认可数据接受完毕

这里可以看出下列代码中的 0D回车，0A换行是用来判断结束位的

if((RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt-1] == 0x0A)&&(RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt-2] == 0x0D))

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <string.h>//meset()函数调用
/* USER CODE END Includes */

/* USER CODE BEGIN PV */
#define RXBUFFERSIZE  256     //最大接收字节数
char RxBuffer[RXBUFFERSIZE];   //接收数据
uint8_t aRxBuffer;			//接收中断缓冲
uint8_t Uart1_Rx_Cnt = 0;		//接收缓冲计数
/* USER CODE END PV */

  /* USER CODE BEGIN 2 */
    HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&aRxBuffer,1);   //中断接收一个字符
  /* USER CODE END 2 */

/*
串口接收中断回调函数
*/
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
	{
		if (Uart1_Rx_Cnt >= 255)
		{
			memset(RxBuffer,0x00,sizeof(RxBuffer));//对数组进行清零操作
			HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)"数据溢出",4,0xffff);//
		}
		else
		{
			RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt++]=aRxBuffer;   //接收数据转存
			if((RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt-1] == 0x0A)&&(RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt-2] == 0x0D)) //判断结束位 0D回车，0A换行 
					{
						HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&RxBuffer, Uart1_Rx_Cnt,0xFFFF); //将收到的信息发送出去
						
						while(HAL_UART_GetState(&huart1) == HAL_UART_STATE_BUSY_TX);//检测UART发送结束
						
						Uart1_Rx_Cnt = 0;
						memset(RxBuffer,0x00,sizeof(RxBuffer)); //清空数组
					}

		
		}
		    HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&aRxBuffer,1);	//使得程序可以重新触发接收中断	+

}

上述代码实现的是发送数据被返回

实验二：

1、串口发送/接收函数

HAL_UART_Transmit();串口发送数据，使用超时管理机制

HAL_UART_Receive();串口接收数据，使用超时管理机制

HAL_UART_Transmit_IT();串口中断模式发送

HAL_UART_Receive_IT();串口中断模式接收

HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式发送

HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式接收

2、串口中断函数

HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart); //串口中断处理函数

HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart); //串口发送中断回调函数

HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart); //串口发送一半中断回调函数（用的较少）

HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart); //串口接收中断回调函数

HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);//串口接收一半回调函数（用的较少）

HAL_UART_ErrorCallback();串口接收错误函数

3串口查询函数

HAL_UART_GetState(); 判断UART的接收是否结束，或者发送数据是否忙碌

UART几个标志位

TXE、TC、RXNE、ORE。

TXE：发送数据寄存器为空 (Transmit data register empty)

0：数据未传输到移位寄存器

1：数据传输到移位寄存器

TC：发送完成 (Transmission complete)

0：传送未完成

1：传送已完成

RXNE：读取数据寄存器不为空 (Read data register not empty)

0：未接收到数据

1：已准备好读取接收到的数据

ORE：上溢错误 (Overrun error)

0：无上溢错误

1：检测到上溢错误

UART接收丢失数据

UART接收丢失数据与软件和硬件都有可能有关系，下面说几个常见丢失数据的原因及解决办法。

1.接收溢出丢失数据

指未及时取走数据导致溢出错误而丢失数据，通常是发生在大量数据、以查询方式接收数据的情况下。在MCU启动过程中、接收数据过多处理不及时、复杂系统响应不及时等情况都会出现数据丢失的情况。

解决办法：

及时清除溢出错误标志

利用通信协议过滤因数据丢失导致的问题

2.接收中断丢失数据

使用UART中断接收数据相比查询接收数据的方式更常见，中断方式比查询方式响应更及时，但不合理处理同样也会存在数据丢失的情况。

在数据量大时，UART接收中断函数耗时、优先级低等情况下容易丢失数据。

解决办法：

中断函数里减少不必要的耗时

合理分配中断优先级

使能中断前清除标志位

3.时钟误差导致丢失数据

在通信波特率较高的情况下，如果时钟误差加大，很可能导致数据丢失。

解决办法：

使用更高精度晶振

降低通信波特率

UART发送丢失数据

UART发送丢失数据很多工程师都遇到过，通常情况下是传输未完成的原因。

HAL库已经有几年了，但还是有很多工程师都使用标准外设库，这时如果自己封装接口不当，就会存在发送最后一字节数据丢失的问题。

1.UART传输未完成导致数据丢失

如下代码，只考虑非空，但实际传输并未完成。

//往USART1，发送 length长度的数据data
void SendData(u8 *data,u8 length)
{
    u8 i;
    for(i=0;i<length;i++)
    {
        USART_SendData(USART2, data[i]);
        while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TXE) == RESET)//等得发送完成
        {
        }  
    }
}

但发送非空不代表发送完成，虽然在某些场合更高效，但某些场合就会导致数据丢失。

比如：使用此函数发送之后进入休眠、关闭接收端设备电源等情况下。

解决办法：使用HAL封装的接口，代码包含判断传输完成

/*******************************************************************************
  * @函数名称	SendData1
  * @函数说明   向串口1发送数组信息
  * @输入参数 
			data：要发送的信息的首地址
			len： 发送的长度
  * @输出参数   无
  * @返回参数   无
*******************************************************************************/
void SendData1(u8 *data,u8 length)
{
    u8 i;
    for(i=0;i<length;i++)
    {
			HAL_UART_Transmit(&huart1,&data[i],length,0xFFFF); //将收到的信息发送出去,HAL封装的接口，代码包含判断传输完成
    }
}