一、空閑中斷
STM32的串口具有空閑中斷，什么叫做空閑呢？如何觸發空閑中斷呢？
- 空閑：串口發送的兩個字符之間間隔非常短，所以在兩個字符之間不叫空閑。空閑的定義是總線上在一個字節的時間內沒有再接收到數據。
- 觸發條件：空閑中斷是檢測到有數據被接收后，總線上在一個字節的時間內沒有再接收到數據的時候發生的。而總線在什么情況時，會有一個字節時間內沒有接收到數據呢？一般就只有一個數據幀發送完成的情況，所以串口的空閑中斷也叫幀中斷。
開啟空閑中斷后，要重寫對應的回調函數HAL_UARTEx_RxEventCallback，在函數里做些處理。
二、實驗內容
使用USART1外設，接收電腦發來的數據，然后將接收到的數據發送給電腦。
二、STM32CUBEMX配置
USART1的模式為異步通信、115200波特率、數據長度8位、無校驗位、停止位1位。
DMA Settings的配置，開啟串口接收的DMA。
NVIC Settings的配置，開啟USART1的全局中斷。
這里兩個中斷優先級我都給了1，根據不同情況修改中斷優先級
三、keil代碼
首先確保魔術棒中的Use MicroLIB這個選項勾選上，不然串口發送數據會不正常
添加頭文件，因為要使用memset函數
#include "string.h"
定義串口接收數據數組
#define BUFF_SIZE 128 //接收緩存大小
uint8_t rx_buffer[BUFF_SIZE]; // 創建接收緩存,大小為BUFF_SIZE
手動在usart.h外部聲明hdma_usart1_rx，在main函數中要使用
extern UART_HandleTypeDef huart1;/* USER CODE BEGIN Private defines */
extern DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_rx; //手動外部聲明
/* USER CODE END Private defines */void MX_USART1_UART_Init(void);
在main函數初始化添加這兩個函數，不然串口首次無法進入中斷
HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1,rx_buffer,BUFF_SIZE); //手動開啟串口DMA模式接收數據
__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart1_rx, DMA_IT_HT); //手動關閉DMA_IT_HT中斷
重定向HAL_UARTEx_RxEventCallback串口接收完成回調函數
/* 串口接收完成回調函數 */
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{if (huart->Instance == USART1){HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1, rx_buffer, BUFF_SIZE); // 接收完畢后重啟串口DMA模式接收數據HAL_UART_Transmit(&huart1, rx_buffer, Size, 0xffff); // 將接收到的數據再發出__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart1_rx, DMA_IT_HT); // 手動關閉DMA_IT_HT中斷memset(rx_buffer, 0, BUFF_SIZE); // 清除接收緩存}
}
重定向HAL_UART_ErrorCallback串口錯誤回調函數
/* 串口錯誤回調函數 */
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef * huart)
{if(huart->Instance == USART1){HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1, rx_buffer, BUFF_SIZE); //手動開啟串口DMA模式接收數據__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart1_rx, DMA_IT_HT); // 手動關閉DMA_IT_HT中斷memset(rx_buffer, 0, BUFF_SIZE); // 清除接收緩存}
}以下是main函數完整代碼
#include "main.h"
#include "dma.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"#include "stdio.h"
#include "string.h"void SystemClock_Config(void);#define BUFF_SIZE 128 //接收緩存大小
uint8_t rx_buffer[BUFF_SIZE]; // 創建接收緩存,大小為BUFF_SIZEint main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_DMA_Init();MX_USART1_UART_Init();HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1,rx_buffer,BUFF_SIZE); //手動開啟串口DMA模式接收數據__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart1_rx, DMA_IT_HT); //手動關閉DMA_IT_HT中斷 while (1){}
}
void SystemClock_Config(void)
{//...
}
/* USER CODE BEGIN 4 */
/* 串口接收完成回調函數 */
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{if (huart->Instance == USART1){HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1, rx_buffer, BUFF_SIZE); /// 接收完畢后重啟串口DMA模式接收數據HAL_UART_Transmit(&huart1, rx_buffer, Size, 0xffff); // 將接收到的數據再發出__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart1_rx, DMA_IT_HT); // 手動關閉DMA_IT_HT中斷memset(rx_buffer, 0, BUFF_SIZE); // 清除接收緩存}
}
/* 串口錯誤回調函數 */
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef * huart)
{if(huart->Instance == USART1){HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1, rx_buffer, BUFF_SIZE);//手動開啟串口DMA模式接收數據__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart1_rx, DMA_IT_HT); // 手動關閉DMA_IT_HT中斷memset(rx_buffer, 0, BUFF_SIZE); // 清除接收緩存}
}
/* USER CODE END 4 */
void Error_Handler(void)
{/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug *//* User can add his own implementation to report the HAL error return state */__disable_irq();while (1){}/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}
四、原理講解
我們使用串口空閑中斷的目的是為了獲取完整的數據，并且是由軟件自動判斷是否接收完整。當軟件判斷接收到完整的數據時，就會產生中斷進入回調函數HAL_UARTEx_RxEventCallback。
軟件判斷接收到完整數據有兩種情況：
- 1、數據接收后，一個字節未接收到數據；
- 2、當前的
數據接收長度與預設接收長度相等；預設接收長度為HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA的參數BUFF_SIZE；
預設接收長度要考慮好，若數據接收長度＞預設接受長度，就會出現數據的丟失情況。因為數據接收長度是隨著接收不斷累加的，其大小等于預設接收長度時就會觸發中斷，程序就會判斷成接收到完整數據，就是第二情況。
1、HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA
在main函數里我們調用了HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA，該函數會開啟USART1的空閑中斷，并啟用串口以DMA方式接收數據，當數據接收完成之后進入HAL_UARTEx_RxEventCallback回調函數。隨后，我們在回調函數里進行數據處理即可。
2、__HAL_DMA_DISABLE_IT
為什么要手動關閉這個中斷，如果不關閉這個中斷，程序在接收一串完整的數據時會進入執行兩次HAL_UARTEx_RxEventCallback。一次是數據傳輸一半時，一次數數據傳輸完成時，這與我們預期的不符。我們只希望在數據傳輸完成時進入回調函數進行數據處理。
__HAL_DMA_DISABLE_IT的回調函數是UART_DMARxHalfCplt，該回調函數會執行一次HAL_UARTEx_RxEventCallback
3、HAL_UARTEx_RxEventCallback
在該回調函數里，需要手動開啟中斷，才能進入下一次的中斷。
4、HAL_UART_ErrorCallback
重寫這個回調函數主要是為了防止一些錯誤情況的發生。若產生錯誤中斷進入HAL_UART_ErrorCallback，則無法進入HAL_UARTEx_RxEventCallback回調函數，也就無法開啟下一次空閑中斷。所以，這里在HAL_UART_ErrorCallback里手動開啟了空閑中斷，做了一些恢復處理。
錯誤示例：開發板設置115200波特率，電腦串口用9600波特率，電腦發送數據之后，程序會進入串口錯誤中斷，而進入不了空閑中斷。若程序當中未在錯誤中斷進行錯誤處理，即使電腦串口修改成115200波特率進行通信，程序也無法進入空閑中斷。
五、參考文章
配置和代碼鏈接，里面詳解了相關一些函數的源碼
鏈接: 【STM32 HAL庫實戰】串口DMA + 空閑中斷 實現不定長數據接收
空閑中斷講解
鏈接: STM32串口之空閑中斷
