开发平台:Keil 5
库函数版本:V3.5
芯片:STM32F407VET6
1 STM32的串口接收数据的方式
STM32的串口接收数据有三种方式可以选择:
1.1 轮询接收
在主循环中一直判断串口接收完成标志位是否置位,如果置位则读取收到的数据。该种模式一般不会使用,其缺点很明显,当主函数在做其他工作时接收数据标志位置位,此时将得不到及时响应,从而错过后续数据的接收。
1.2 中断接收
将串口接收配置为中断模式,当有数据收到时,进入到串口接收中断中读取数据。这种方式使用最多,好处是可以处理收到的每一字节数据,数据不会有漏掉,适合一般数据量少、接收频率低的场合。但是当频繁接收数据且串口使用多(STM32F4有六路串口)的情况下,会频繁的进入串口中断处理接收到的数据,会影响系统的性能。
1.3 空闲中断接收
严格来说,空闲中断接收模式也是一种中断接收模式,只不过稍加改进,当一帧数据接收完成之后,串口会进入到空闲中断中去,然后在空闲中断中处理收到的数据。这种模式对处理不定长数据帧带来很大的便利,我们不必频繁的进入接收中断处理数据,但是弊端也是明显的,由于每次都要接收完一个完整的数据帧后才空闲中断,所以当一帧数据出错时,我们也不得不接收这帧错误的数据。在通讯可靠的场合,使用空闲中断接收模式接收串口数据,将会大大提高系统的性能。
2 空闲中断接收原理及使用方法
2.1空闲中断接收的原理
其实,空闲中断接收的原理非常简单,比如我们在使用波特率为115200 8 N 1模式接收数据时,接收每个bit和每个byte需要的时间是固定的,当我们发送一帧数据,如:0x55 0xaa 0x00 0x01 0x02 0x03
时,发送是连续的,也就是说如果使用串口接收中断,那么就会进入六次接收中断里,直到收到最后一byte数据0x03为止,但是我们使用空闲中断接收模式时,在收到最后一byte数据0x03后的一个byte时间段后没有收到下一byte数据,串口就认为此时处于空闲模式,然后就触发了空闲中断,进入到空闲中断接收服务函数中了。
2.2 空闲中断使用方法
我们使用DMA来暂存接收到的串口数据,然后在空闲中断中取出数据。整个操作比较简单。接下来谈谈整个实现过程。
2.2.1 串口配置
这里我使用串口5
//串口5配置void UART5_Config(uint32_t bound){//GPIO端口设置GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE); //使能GPIOA时钟RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB,ENABLE); //使能GPIOB时钟 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC,ENABLE); //使能GPIOC时钟 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD,ENABLE); //使能GPIOD时钟 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_UART5,ENABLE);//使能UART5时钟//串口5对应引脚复用映射GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_UART5); //GPIOC12复用为UART5GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource2,GPIO_AF_UART5); //GPIOD2复用为UART5 //UART5端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; //GPIOC11与GPIOC12GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //速度50MHzGPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure); //初始化PC12//UART5端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; //GPIOD2GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //速度50MHzGPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure); //初始化PD2//UART5 初始化设置USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//波特率设置USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式USART_Init(UART5, &USART_InitStructure); //初始化串口4USART_Cmd(UART5, ENABLE); //使能串口5USART_ClearFlag(UART5, USART_FLAG_TC); USART_ITConfig(UART5, USART_IT_IDLE, ENABLE);//开启相关中断//Usart5 NVIC 配置NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = UART5_IRQn;//串口5中断通道NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;//抢占优先级3NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =3; //子优先级3NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器、}
2.2.2 DMA配置
//DMAx的各通道配置//这里的传输形式是固定的,这点要根据不同的情况来修改//外设到存储器模式/8位数据宽度/存储器增量模式//DMA_Streamx:DMA数据流,DMA1_Stream0~7/DMA2_Stream0~7//chx:DMA通道选择,@ref DMA_channel DMA_Channel_0~DMA_Channel_7//par:外设地址//mar:存储器地址//ndtr:数据传输量 void MYDMA_ConfigPtoM(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx,u32 chx,u32 par,u32 mar,u16 ndtr){ DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;if((u32)DMA_Streamx>(u32)DMA2)//得到当前stream是属于DMA2还是DMA1{RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2,ENABLE);//DMA2时钟使能 }else {RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1,ENABLE);//DMA1时钟使能 }DMA_DeInit(DMA_Streamx);while (DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE){}//等待DMA可配置 /* 配置 DMA Stream */DMA_InitStructure.DMA_Channel = chx; //通道选择DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = par;//DMA外设地址DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = mar;//DMA 存储器0地址DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;//外设到存储器模式DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = ndtr;//数据传输量 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设非增量模式DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//存储器增量模式DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;//外设数据长度:8位DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;//存储器数据长度:8位DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;// 使用循环模式DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;//中等优先级DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable; DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;//存储器突发单次传输DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;//外设突发单次传输DMA_Init(DMA_Streamx, &DMA_InitStructure);//初始化DMA Stream}
2.2.3 初始化相关
UART5_Config(115200);//串口5接收DMA配置MYDMA_ConfigPtoM(DMA1_Stream0,DMA_Channel_4,(u32)&UART5->DR,(u32)MPU6050Rdata,MPU6050_MAX_RDATA); DMA2_Stream0->NDTR = 0;USART_DMACmd(UART5,USART_DMAReq_Rx,ENABLE); //允许DMA接收
2.2.4 串口空闲中断服务函数
static uint8_t first_flag = 0;//串口5全局中断服务函数void UART5_IRQHandler(void) {uint8_t * pHead1 = NULL, *pHead2 = NULL; //接收头指针uint32_t FindLen = 0; //临时变量//第一次进中断需要等待一会儿才能进IDLE中断 没搞明白if(first_flag){first_flag = 0;delay_ms(100); //第一次进来等待一会儿}//串口空闲中断if(USART_GetITStatus(UART5, USART_IT_IDLE) != RESET) {DMA_Cmd(DMA1_Stream0,DISABLE); //关闭DMA传输RecvLen=UART5->DR;//清除中断标志位RecvLen=UART5->SR;RecvLen=MPU6050_MAX_RDATA-DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Stream0); //收到的数据长度/*接下来就是数据处理部分了,这部分也可以放在main的while(1)中来处理 这里给出一种可行的处理方式 */if((RecvLen%3) ==0) //成功收到了一帧数据{FindLen = RecvLen; pHead1 = MPU6050Rdata; //帧头2byte字节pHead2 = MPU6050Rdata+1; //while(FindLen){//如果找到了数据if((*pHead1 == MPU6050_HEAD1) &&(*pHead2 == MPU6050_HEAD2) ){MPURcvData.flags |= RECV_ANGLE;memcpy(MPURcvData.angle, (pHead2 +1 ), 8); break; //退出}else //没有找到数据接着遍历{pHead1 ++;pHead2 ++;FindLen --;}}}else //不是一帧完整的数据{}memset(UART5, 0, RecvLen); //清空接受区DMA1_Stream0->NDTR=MPU6050_MAX_RDATA;//重新装填DMA_Cmd(DMA1_Stream0,ENABLE); //接着传输} }
经过以上操作我们便可以使用STM32F4的串口空闲中断模式+DMA来处理串口接收到的数据。经过实际测试,在从设备10ms的频率发送不定长数据帧时,串口空闲中断模式接收数据稳定,达到设计需要。但是在使用中发现,第一次无法进入到串口空闲中断中,所以才在第一次进入中断服务函数中延时了100ms,以后就可以正常进入空闲中断了,不知道为啥,还请高手赐教。