STM32 HAL庫串口收發(fā)如何使用

• 前言
• 一、 HAL 庫串口收發(fā)
  • 1.1 串口發(fā)送
  • 1.2 串口接收
• 二、 收發(fā)同時(shí)串口卡死？
  • 2.1 問(wèn)題說(shuō)明
  • 2.2 嘗試的處理方式
• 結語(yǔ)

前言

對于 STM32 串口的使用，確實(shí)很簡(jiǎn)單使用 STM32CubeMX 做好初始化，就可以直接使用了。

但是最近在某些產(chǎn)品上使用串口同時(shí)收發(fā)的時(shí)候，發(fā)現有時(shí)候串口會(huì )收不到數據了，但是發(fā)送正常，而且這個(gè)問(wèn)題再數據量大的時(shí)候很容易出現，于是乎進(jìn)行了好幾天的問(wèn)題測試……

一、 HAL 庫串口收發(fā)

先簡(jiǎn)單回顧一下 STM32 HAL庫串口收發(fā)是如何使用的。

1.1 串口發(fā)送

對于 STM32 來(lái)說(shuō)，串口發(fā)送有3中方式：

1. 輪詢(xún)發(fā)送；
2. 中斷發(fā)送；
3. DMA發(fā)送；

在實(shí)際產(chǎn)品上，大部分項目中都用的是 輪詢(xún) 方式發(fā)送，本次出現接收卡死的問(wèn)題的產(chǎn)品也是采用的輪詢(xún)發(fā)送，所以我簡(jiǎn)單的說(shuō)明一下輪詢(xún)發(fā)送，其他兩種方式為 STM32 學(xué)習的基礎問(wèn)題，這里就不過(guò)多討論。

發(fā)送相對簡(jiǎn)單，在 HAL 庫實(shí)際都是使用HAL_UART_Transmit函數：

在這里插入圖片描述

不管是哪個(gè)串口發(fā)送，都做了個(gè)簡(jiǎn)單的發(fā)送函數：

在這里插入圖片描述

發(fā)送沒(méi)什么好說(shuō)的，簡(jiǎn)單易用。

1.2 串口接收

和串口發(fā)送一樣，串口接收有3中方式：

1. 輪詢(xún)接收；
2. 中斷接收；
3. DMA接收；

在我們正常的項目使用中，一般都是 中斷接收 或者 DMA 接收，基本上不會(huì )使用 輪詢(xún)接收的方式。

那么對于本次出問(wèn)題的產(chǎn)品，我采用的是 中斷接收的方式。

但是相比較發(fā)送，在 HAL 庫中 使用中斷接收的方式就有點(diǎn) “五花八門(mén)” 的感覺(jué)。

1.2.1 標準庫接收

在標準庫的時(shí)候，我們經(jīng)常這么用，在串口初始化的時(shí)候使用下面的語(yǔ)句使能中斷：

//在串口初始化代碼之后加上中斷使能
USART_ITConfig(USART3,USART_IT_RXNE,ENABLE);

如果需要自動(dòng)判斷一幀數據，我們再開(kāi)啟一下 IDLE 中斷：

USART_ITConfig(USART3, USART_IT_IDLE, ENABLE);

然后在對應的中斷處理函數中，直接讀取 DR 寄存器（STM32F103 而言為 DR，STM32L051 為RDR），然后當 IDLE 中斷產(chǎn)生，也可以處理一下標志位：

//自己用的，用到了 USART_IT_IDLE 標志位，有時(shí)候不合適
void USART3_IRQHandler(void)                 //串口3中斷服務(wù)程序
{
 u8 clear3=clear3;    //消除編譯器沒(méi)有用到的提醒
 // u8  Res;

 if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)  
  {
   USART_Enocean_BUF[Enocean_Data++] = USART3- >DR;
   USART3_RX_BUF[USART3_Data++] = USART_ReceiveData(USART3);
   // Res= USART_ReceiveData(USART3);
   // USART_SendData(USART1,Res);while(!(USART1- >SR&USART_FLAG_TXE)); 
  }

    else if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_IDLE) != RESET)    
    {
   clear3=USART3- >SR; //讀SR寄存器 可以清空寄存器
   clear3=USART3- >DR; //讀DR寄存器（先讀SR寄存器，再讀DR，為了清除IDLE中斷）      
   USART3_RX_STA=1;   //標記接收到了一幀數據
   //USART3_Data=0;
    }               //enocean是不是讀不到一幀數據，不用一幀數據測試一下  
}

1.2.1 HAL庫接收

HAL庫接收方式一

在 HAL 庫函數接收的時(shí)候，其實(shí)也可以使用標準庫上一樣的中斷標志使能：

MX_LPUART1_UART_Init();
__HAL_UART_ENABLE_IT(&hlpuart1,UART_IT_RXNE);

IDLE 中斷使能：

__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2,UART_IT_IDLE);

這種方式的處理方式，可以和標準庫差不多。

在 HAL 庫中，外設的中斷的入口函數都放在stm32l0xx_it.c 這個(gè)文件夾中（ 以STM32L051 為例），在這個(gè)文件中可以找到和標準庫一樣的 中斷入口函數，我們可以進(jìn)行如下處理：

void USART2_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 0 */

  /* USER CODE END USART2_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart2);
  /* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 1 */
  if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2,UART_FLAG_RXNE) == SET){
      //  USART_Enocean_BUF[Enocean_Data++] = huart2.Instance- >RDR    
      //  RXNE 數據處理，直接讀取數據      
  }
  if((__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2,UART_FLAG_IDLE) != RESET))
  {
     __HAL_UART_CLEAR_IT(&huart2,UART_CLEAR_IDLEF); //??3y?D??  
     // ReceiveState = 1;
     // IDLE 數據處理，一幀數據接收標志位置位
  }
}

HAL庫接收方式二

但是在于 HAL 中，還有一種比較常用的開(kāi)啟中斷方法，不是直接使能中斷，而是通過(guò)調用 HAL 庫函數 HAL_UART_Receive_IT ：

在這里插入圖片描述

一般的使用方式步驟：

在這里插入圖片描述

對于本次需要說(shuō)明的問(wèn)題，就是使用了 HAL_UART_Receive_IT 函數導致的，下文我們會(huì )說(shuō)明，這里列出了基本的使用步驟。

二、 收發(fā)同時(shí)串口卡死？

2.1 問(wèn)題說(shuō)明

最近測試部反饋，產(chǎn)品有些時(shí)候的下行沒(méi)反應，這里所說(shuō)的下行，其實(shí)就是串口接收。

霹靂扒拉一大堆多余的省略 ... ... 只說(shuō)幾個(gè)重點(diǎn)：

出問(wèn)題的最后現象就是串口發(fā)送正常，但是永遠接收不到數據了，其他程序正常運行。

出問(wèn)題只存在于串口又有接收，又有發(fā)送的產(chǎn)品上。

產(chǎn)品發(fā)送一般是周期性的，但是接收是隨機的，無(wú)線(xiàn)信號串口接收，所以產(chǎn)品的出問(wèn)題的情況也是隨機的，但是數據量大起來(lái)肯定就會(huì )出現永遠接收不到的問(wèn)題。

2.2 嘗試的處理方式

因為所有的一些都是按照正常流程設計的，按理來(lái)說(shuō)實(shí)在是不知道為什么會(huì )這樣，所以網(wǎng)上查詢(xún)測試了好久，現在我把嘗試的處理方式以及步驟記錄說(shuō)明一下：

2.2.1 清除錯誤標志位

在使用 HAL 庫的時(shí)候，有4個(gè)錯誤 flag，如下圖：

在這里插入圖片描述

期初還以為是某些異常錯誤導致的，經(jīng)過(guò)網(wǎng)上的的一些查詢(xún)，剛開(kāi)始是添加了清除錯誤標志位：

__HAL_UART_CLEAR_FLAG(&hlpuart1, UART_FLAG_PE);//清標志
 __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&hlpuart1, UART_FLAG_FE);
 __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&hlpuart1, UART_FLAG_NE);
 __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&hlpuart1, UART_FLAG_ORE);

在需要的地方加上錯誤標志位清除，我是在清除串口緩存中處理的：

在這里插入圖片描述

2.2.2 串口溢出錯誤

其實(shí)串口溢出錯誤在上面的已經(jīng)清除過(guò)標志位，因為這個(gè)問(wèn)題著(zhù)實(shí)搞得我頭有點(diǎn)大，所以看到網(wǎng)上前人的處理方式和上面直接清除不一樣，還是試了一把。

這里簡(jiǎn)單說(shuō)明一下，我還特意去看了下自己的 CubeMX 設置，在設置的時(shí)候 有一個(gè) Overrun 錯誤標志位，平時(shí)我們設置都不一定往下拉著(zhù)看 = =?。?/p>

在這里插入圖片描述

然后確定了開(kāi)啟了串口溢出錯誤檢測以后，我根據網(wǎng)上的方式，加了一個(gè)HAL_UART_ErrorCallback函數，其實(shí)就類(lèi)似于HAL_UART_RxCpltCallback 函數：

在這里插入圖片描述

自己加了一個(gè) 出錯處理函數，其實(shí)現在看來(lái)，當然也是沒(méi)有用的。

2.2.3 HAL庫的半雙工處理？

折騰了好長(cháng)一段時(shí)間，其實(shí)一開(kāi)始就知道問(wèn)題在于 同時(shí)收發(fā)會(huì )出問(wèn)題的情況，那么繼續上網(wǎng)找問(wèn)題。

最終確定了一個(gè)問(wèn)題就是：

我們都知道 STM32 串口是全雙工的， STM32 HAL庫在處理接收的時(shí)候會(huì )鎖一下串口一會(huì )，導致變成某個(gè)短時(shí)間的“半雙工”。

這個(gè)時(shí)候如果同時(shí)收發(fā)就會(huì )出現問(wèn)題，最后解決的辦法在這篇文章中看到了：STM32 F103串口同時(shí)收發(fā)出現死鎖問(wèn)題解決辦法

問(wèn)題在于我們使用的HAL_UART_Receive_IT函數中，有對串口加鎖的操作：

雖然在后面有解鎖：

在這里插入圖片描述

但是根據后期的解決方式來(lái)說(shuō)，確實(shí)就是這個(gè)HAL_UART_Receive_IT函數的問(wèn)題，最后使用的方式為，在產(chǎn)生一次中斷以后開(kāi)啟的時(shí)候手動(dòng)解鎖：

在這里插入圖片描述

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  if(huart- >Instance == LPUART1){
    Enocean_Data++;
    if(Enocean_Data > 98)Enocean_Data = 0;
    while(HAL_UART_Receive_IT(&hlpuart1, (uint8_t *)&USART_Enocean_BUF[Enocean_Data], 1) != HAL_OK){
      hlpuart1.RxState = HAL_UART_STATE_READY;
      __HAL_UNLOCK(&hlpuart1);
    }
  }
  else if(huart- >Instance==USART1)
  {  
  }
}

終于，串口不再卡死 ， 成功！

結語(yǔ)

沒(méi)想到和 EEPROM 一樣，一個(gè)簡(jiǎn)單的芯片，一個(gè)熟悉的串口 ，出了這種問(wèn)題 = =！還好最后解決了問(wèn)題。

踩過(guò)的坑都是積累與經(jīng)驗，加油。