STM32 HAL库之串口接收不定长字符

背景

在项目开发过程中，经常会使用MCU的串口与外界进行通信，例如两个单片机之间TTL电平型串口通信，单片机与成熟电路模块之间的串口通信等等.... 如何高效的使用串口是开发人员必须关注的问题。

STM32的HAL库为我们提供了三种串口通信机制：

（1）查询方式。

查询方式主要采用查询串口状态寄存器接收和发送相关标志，知道数据发送或接收成功。发送一般可采用这种方式，接收采用这种方式效率比较低。

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HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

（2）中断方式

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HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)

（3）DMA方式

DMA的方式主要采用以下两个函数。但该函数内部机制都是打开DMA通道中断，采用的是DMA中断的方式。但在使用的过程中，可关闭DMA中断，直接采用DMA接收和放送，降低了CPU负载。

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HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)

应用

串口发送数据可直接采用查询和DMA的方式发送，尽量不采用中断方式（包括DMA中断方式）。串口接收数据具有随机性，一般采用中断方式和DMA中断接收，前者一般单字节触发接收，后者一般定长字符触发DMA中断接收。但对于接收字符长度和时间不确定问题，一般可采用串口空闲中断+DMA接收机制。

空闲中断的概念

接收数据后RXNE置位，且之后间隔一个字节的时钟未收到数据则触发IDLE中断。

（1）按照配置工具正常配置，打开串口中断和DMA接收

（2）关闭DMA中断

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static void MX_DMA_Init(void)
{

  /* DMA controller clock enable */
  __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();

  /* DMA interrupt init */
  /* DMA1_Channel5_IRQn interrupt configuration */
//  HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel5_IRQn, 0, 0);
//  HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel5_IRQn);

}

（3）串口配置空闲中断，使能DMA接收。

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#define  UART_REV_SIZE   50
uint8_t  gRevBuff[UART_REV_SIZE] = {0};
static void MX_USART1_UART_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 */

  /* USER CODE END USART1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 */

  /* USER CODE END USART1_Init 1 */
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */
	__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE);
	 HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, gRevBuff, UART_REV_SIZE);
  /* USER CODE END USART1_Init 2 */
}

（4）串口中断处理

在串口中断添加如下处理。

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void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
	uint16_t  revLen = 0;
  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
	if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1, UART_FLAG_IDLE)==1)
	{
		HAL_UART_DMAStop(&huart1);
		__HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart1, UART_FLAG_IDLE);
		revLen = UART_REV_SIZE - __HAL_DMA_GET_COUNTER(huart1.hdmarx);
		HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, gRevBuff, UART_REV_SIZE);
	}
  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

结论

在线断点调试，串口中断不会频繁进入，有效降低了CPU负载。