STM32单片机芯片与内部45 UART 不定长度接收标志位结束定时器超时串口空闲中断

void USART1_IRQHandler(void)                	//串口1中断服务程序
{
	u8 Res;
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 		//如果SYSTEM_SUPPORT_OS为真，则需要支持OS.
	OSIntEnter();    
#endif
	if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
		{
		Res =USART_ReceiveData(USART1);	//读取接收到的数据
		
		if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
			{
			if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d
				{
				if(Res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
				else USART_RX_STA|=0x8000;	//接收完成了 
				}
			else //还没收到0X0D
				{	
				if(Res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;
				else
					{
					USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
					USART_RX_STA++;
					if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收	  
					}		 
				}
			}   		 
     } 
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 	//如果SYSTEM_SUPPORT_OS为真，则需要支持OS.
	OSIntExit();  											 
#endif
} 
#endif

在主函数判断即可实现。

cpp 复制代码

		if(USART_RX_STA&0x8000)
		{					   
			len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
			printf("\r\n您发送的消息为:\r\n\r\n");
			for(t=0;t<len;t++)
			{
				USART_SendData(USART1, USART_RX_BUF[t]);//向串口1发送数据
				while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);//等待发送结束
			}
			USART_RX_STA=0; //一定要清除接收标志
		}

3、优缺点

优点：

易于解析：
- 固定的结束符 ：使用固定的字符如\r\n作为帧结束符，可以让接收端程序简单地检测到数据帧的结束，容易实现数据包的分帧与解析。
- 简化的协议设计 ：接收端只需要检查收到的数据流中是否出现了\r\n，就能知道一帧数据的结尾，不需要复杂的帧长度或校验机制。
广泛兼容性：
- 标准化的结束符 ：\r\n是许多通信协议中标准的结束符（如ASCII协议、Modbus、Telnet等）。采用此约定的通信系统非常普遍，兼容性好。
- 跨平台支持 ：不同的操作系统（如Windows、Linux）和编程环境对\r\n的支持也非常广泛，使得协议更具跨平台的兼容性。
错误检测能力：
- 如果在数据流中间收到了\r\n，而没有完全接收到完整的帧，接收端可以利用这种信息判断数据不完整或者错误，增加了一定的容错能力。
便于调试和查看：
- 在一些串口调试工具中，\r\n作为帧尾，可以方便地让开发人员快速识别数据帧的结束，增强了调试过程的可视性。

缺点：

数据中可能出现特殊字符：
- 数据内容与帧尾冲突 ：如果数据本身有\r或\n字符（比如文本数据或二进制数据），会导致接收端错误地认为数据帧结束，从而导致错误的帧解析。虽然可以使用转义字符或特殊的约定（如用某些分隔符代替\r\n），但这种方法可能增加协议的复杂性。
数据帧的长度不定：
- 使用\r\n作为帧结束符时，每个数据帧的长度可能不一样，造成接收端需要动态调整内存或缓冲区来存储不同长度的数据帧。对于高数据速率或大数据量传输的情况，可能需要更精确的控制和优化。
性能问题：
- 逐字符处理 ：如果数据量较大，每次接收时需要逐字符检测是否遇到\r\n，这样会增加CPU负担，特别是在高数据速率下。
- 帧边界检测开销 ：每次检测\r\n的过程可能会影响实时性，尤其是在嵌入式系统中，可能需要额外的处理时间来确认是否达到了帧尾。
不适合二进制数据：
- 如果传输的是二进制数据流，\r\n可能与数据中的其他字节重叠，导致误判帧的结束。这种情况下需要采用其他更可靠的帧分隔符，如固定长度或基于长度的协议。
对实时性要求较高的系统不太适用：
- 对于实时性要求较高的系统，帧的结束符可能导致额外的延迟，尤其是在接收到大数据流时，可能需要等待完整的\r\n符号才能解析一帧数据，造成一定的延迟。

总结：

使用 \r\n 作为帧结束符有许多优点，如简单易用、协议兼容性好和易于调试。但也有一些缺点，主要是在数据帧长度不确定、数据中可能出现\r或\n字符，以及性能和实时性问题。

在设计串口通信协议时，使用\r\n作为帧尾是一个不错的选择，尤其适合字符型数据和简单的协议，但对于高吞吐量、大数据量或包含二进制数据的通信场景，可能需要使用更精确的帧分隔方案（如固定长度帧或基于长度的协议）。

二、串口空闲中断

比如给上位机给单片机一次性发送了8个字节，就会产生8次RXNE中断，1次IDLE中断。

空闲态中断会在串口接收线处于空闲状态一段时间时触发。结合空闲态中断，接收端可以基于空闲时间来判断帧的结束。

cpp 复制代码

	// 使能串口接收中断
	USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);
	// 使能串口空闲中断
	USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_IDLE, ENABLE);

1、中断读取

可以看到在总中断中判断当前是接收中断还是空闲中断，如果是空闲中断则单次数据结束。此处可以添加一个flag标志，在main中判断即可。

cpp 复制代码

// 串口中断服务函数
void DEBUG_USART_IRQHandler(void)
{
	
	if(USART_GetITStatus(DEBUG_USARTx,USART_IT_RXNE)!=RESET)
	{		
		test_data.data[test_data.len] = USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
	
		if(++test_data.len > data_size - 2) //让第 data_size - 1 位置一直是空终止位
		{
			test_data.len = 0;                //演示从简处理，如果接收超过尺寸从头开始覆盖
		}	  
	}	 
	

	if(USART_GetITStatus(DEBUG_USARTx,USART_IT_IDLE)!=RESET)
	{	

    USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);	        //查阅参考手册 软件序列清除标志位流程
		test_data.data[test_data.len] = '\0';     //以空闲中断认为接收完成 设置空终止位
		test_data.flag = 1;			                  //赋值标志作为程序判断是否完成
	}	 
	
}

2、DMA接收

可以看到在总中断中判断当前是否空闲中断，如果是空闲中断则单次数据结束。此处可以添加一个flag标志，在main中判断即可。如果空闲则把接收数据做个处理或输出一个标志。

cpp 复制代码

void USART1 IROHandler(void)
{
    uint8 ClearFlag;
    uint16 count =0:
    //处理接收空闲中断
    if(USART_GetITStatuS(USART1,USART_IT_IDLE)!=RESET)
    {
    //清除标志:先读SR，再读DR
    ClearFlag = USART1->SR;
    ClearFlag = USART1->DR;

/*获取接收数据个数 */

    count = DMA_GetCurrDataCounter(DMA1 Channe15);
    Touch_tx_flag=1024-count;    //已收到多少个数据
    /*处理数据，将DMA搬运的数据 复制到发送处  当然不用发送就不用写这个了*/
    memcpy((uint8 t *)Touch tx buffer,(uint8 t *)Touch rx buffer,Touch tx flag);
    /*DMA接收复位 */
    DMA_Cmd(DMA1_Channel5,DISABLE);
    DMA_SetCurrDatacounter(DMA1_channe15,1024);
    DMA_Cmd(DMA1_Channe15,ENABLE);
    }
}

在main中，记得清除flag等。

3、优缺点

优点：

无额外字符干扰：
- 不需要额外添加特殊字符（如\r\n）来标识数据帧的结束，因此对于数据中可能包含这些特殊字符的情况（如文本或二进制数据流），不会发生干扰。
实时性较好：
- 空闲中断通常会在数据接收完成后触发，能够实时感知数据传输的结束，避免了轮询和等待帧结束标志的时间延迟。
适用于二进制数据：
- 该方法适合于包含二进制数据的协议，因为它不依赖于数据内容，可以避免数据帧中包含分隔符或特殊字符的冲突。

缺点：

可能出现误判：
- 如果数据传输的速度非常慢，或者接收的数据量小且间隔较长，空闲时间过长可能会被误判为一帧数据结束。例如，如果数据传输中有较长的静默期，空闲中断可能会提前触发。
空闲检测延迟：
- 空闲状态的判断是基于一定的时间窗口（如几百微秒到几毫秒），如果数据帧没有及时接收完整，可能会导致检测到空闲状态后才处理数据，增加处理延迟。
硬件资源消耗：
- 空闲中断需要硬件中断资源，如果系统中有多个串口或者大量的空闲中断，可能会增加中断处理的复杂性，影响系统的实时性。
实时性较低：
- 由于空闲状态是基于"静默期"判断的，它的实时性可能比其他基于定时器或流控制的方案要低。尤其是高速数据流时，空闲中断可能没有办法及时捕获数据帧结束的时机。

三、定时器空闲超时

1、实现原理

可以看到串口空闲虽好，但是无法调节时间，因此可以和定时器进行结合。例如如果收到一次数据且进入了空闲中断或接收中断（可自行选择），idle_timeout_count开始递减至0，主函数可以判断如果为0说明数据已结束，则可以处理接收数据的数组。

2、代码

cpp 复制代码

#include "stm32f10x.h"

#define UART_RX_BUFFER_SIZE 1024
#define IDLE_TIMEOUT 1000  // 空闲时长设置为1000ms，即1秒

// 接收缓冲区和索引
uint8_t uart_rx_buffer[UART_RX_BUFFER_SIZE];
uint16_t uart_rx_index = 0;
volatile uint32_t idle_timeout_count = 0;  // 计时器，用于空闲时长控制

void USARTx_Init(void)
{
    // USART1初始化，略过，参照前面的配置

    // 启用空闲中断
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);
    
    // 配置定时器来模拟空闲时长
    SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000);  // 每1ms中断一次
}

void SysTick_Handler(void)
{
    if (idle_timeout_count > 0) {
        idle_timeout_count--;
    }
}

void USART1_IRQHandler(void)
{
    // 判断是否是空闲中断
    if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET) {
        // 清除空闲中断标志
        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_IDLE);

        // 读取当前接收到的数据
        uint8_t received_byte = USART_ReceiveData(USART1);

        // 将接收到的数据存入缓冲区
        uart_rx_buffer[uart_rx_index++] = received_byte;

        // 重置空闲计时器
        idle_timeout_count = IDLE_TIMEOUT;  // 重新开始空闲计时

        // 如果缓冲区已满，处理数据帧
        if (uart_rx_index >= UART_RX_BUFFER_SIZE) {
            process_uart_data(uart_rx_buffer, uart_rx_index);
            uart_rx_index = 0;  // 重置索引，准备接收下一帧数据
        }
    }
}

void process_uart_data(uint8_t* data, uint16_t len)
{
    // 这里可以对接收到的数据进行帧解析、校验等操作
    // 例如输出数据，或者将数据存入其他地方处理
    for (uint16_t i = 0; i < len; i++) {
        printf("Received byte: %c\n", data[i]);
    }
}

3、优缺点

优点：

灵活性高： 用户可以调整 IDLE_TIMEOUT 变量的值来控制数据帧的结束时长，增加灵活性。比如可以设定不同的数据帧结束时间以适应不同的应用场景。
响应及时： 通过定时器的使用，可以确保在一定时间内没有新的数据时，我们能及时处理完接收到的帧。

缺点：

额外的定时器开销： 需要使用系统定时器（如 SysTick）来检测空闲时长，可能会对系统的其他定时任务产生一定影响。
延迟可能较长： 如果设置的空闲时长较长，可能会导致数据处理的延迟。需要根据实际应用的需求平衡延迟和空闲时间。

STM32单片机芯片与内部45 UART 不定长度接收 标志位结束 定时器超时 串口空闲中断

一、标志位结束法

1、实现原理

2、代码

3、优缺点

优点：

缺点：

总结：

二、串口空闲中断

1、中断读取

2、DMA接收

3、优缺点

优点：

缺点：

三、定时器空闲超时

1、实现原理

2、代码

3、优缺点

优点：

缺点：

STM32单片机芯片与内部45 UART 不定长度接收标志位结束定时器超时串口空闲中断