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STM32 HAL 库串口同时收发,接收卡死?

作者:矜辰所致
  • 2022-10-17
    江苏
  • 本文字数:3113 字

    阅读完需:约 1 分钟

STM32 HAL库串口同时收发,接收卡死?
STM32 使用 HAL库串口同时收发,使用踩坑史 = =!......by 矜辰所致
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前言

对于 STM32 串口的使用,确实很简单使用 STM32CubeMX 做好初始化,就可以直接使用了。


但是最近在某些产品上使用串口同时收发的时候,发现有时候串口会收不到数据了,但是发送正常,而且这个问题再数据量大的时候很容易出现,于是乎进行了好几天的问题测试……

一、 HAL 库串口收发

先简单回顾一下 STM32 HAL 库串口收发是如何使用的。

1.1 串口发送

对于 STM32 来说,串口发送有 3 中方式:


  1. 轮询发送;

  2. 中断发送;

  3. DMA 发送;


在实际产品上,大部分项目中都用的是 轮询 方式发送,本次出现接收卡死的问题的产品也是采用的轮询发送,所以我简单的说明一下轮询发送,其他两种方式为 STM32 学习的基础问题,这里就不过多讨论。


发送相对简单,在 HAL 库实际都是使用HAL_UART_Transmit函数:



不管是哪个串口发送,都做了个简单的发送函数:



发送没什么好说的,简单易用。

1.2 串口接收

和串口发送一样,串口接收有 3 中方式:


  1. 轮询接收;

  2. 中断接收;

  3. DMA 接收;


在我们正常的项目使用中,一般都是 中断接收 或者 DMA 接收,基本上不会使用 轮询接收的方式。


那么对于本次出问题的产品,我采用的是 中断接收的方式。


但是相比较发送,在 HAL 库中 使用中断接收的方式就有点 “五花八门” 的感觉。

1.2.1 标准库接收

在标准库的时候,我们经常这么用,在串口初始化的时候使用下面的语句使能中断:


//在串口初始化代码之后加上中断使能USART_ITConfig(USART3,USART_IT_RXNE,ENABLE);
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如果需要自动判断一帧数据,我们再开启一下 IDLE 中断:


USART_ITConfig(USART3, USART_IT_IDLE, ENABLE);
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然后在对应的中断处理函数中,直接读取 DR 寄存器(STM32F103 而言为 DR,STM32L051 为 RDR),然后当 IDLE 中断产生,也可以处理一下标志位:


//自己用的,用到了 USART_IT_IDLE 标志位,有时候不合适void USART3_IRQHandler(void)                  //串口3中断服务程序{  u8 clear3=clear3;     //消除编译器没有用到的提醒  // 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; //读SR寄存器 可以清空寄存器 clear3=USART3->DR; //读DR寄存器(先读SR寄存器,再读DR,为了清除IDLE中断) USART3_RX_STA=1; //标记接收到了一帧数据 //USART3_Data=0; } //enocean是不是读不到一帧数据,不用一帧数据测试一下 }
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1.2.1 HAL 库接收

HAL 库接收方式一

在 HAL 库函数接收的时候,其实也可以使用标准库上一样的中断标志使能:


MX_LPUART1_UART_Init();__HAL_UART_ENABLE_IT(&hlpuart1,UART_IT_RXNE); 
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IDLE 中断使能:


__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2,UART_IT_IDLE);
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这种方式的处理方式,可以和标准库差不多。


在 HAL 库中,外设的中断的入口函数都放在stm32l0xx_it.c 这个文件夹中( 以 STM32L051 为例),在这个文件中可以找到和标准库一样的 中断入口函数,我们可以进行如下处理:


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 数据处理,直接读取数据 } if((__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2,UART_FLAG_IDLE) != RESET)) { __HAL_UART_CLEAR_IT(&huart2,UART_CLEAR_IDLEF); //Çå³ýÖÐ¶Ï // ReceiveState = 1; // IDLE 数据处理,一帧数据接收标志位置位 }}
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HAL 库接收方式二

但是在于 HAL 中,还有一种比较常用的开启中断方法,不是直接使能中断,而是通过调用 HAL 库函数 HAL_UART_Receive_IT



一般的使用方式步骤:



对于本次需要说明的问题,就是使用了 HAL_UART_Receive_IT 函数导致的,下文我们会说明,这里列出了基本的使用步骤。

二、 收发同时串口卡死?

2.1 问题说明

最近测试部反馈,产品有些时候的下行没反应,这里所说的下行,其实就是串口接收。


霹雳扒拉一大堆多余的省略 ... ... 只说几个重点:


出问题的最后现象就是串口发送正常,但是永远接收不到数据了,其他程序正常运行。


出问题只存在于串口又有接收,又有发送的产品上。


产品发送一般是周期性的,但是接收是随机的,无线信号串口接收,所以产品的出问题的情况也是随机的,但是数据量大起来肯定就会出现永远接收不到的问题。

2.2 尝试的处理方式

因为所有的一些都是按照正常流程设计的,按理来说实在是不知道为什么会这样,所以网上查询测试了好久,现在我把尝试的处理方式以及步骤记录说明一下:

2.2.1 清除错误标志位

在使用 HAL 库的时候,有 4 个错误 flag,如下图:



期初还以为是某些异常错误导致的,经过网上的的一些查询,刚开始是添加了清除错误标志位:


  __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&hlpuart1, UART_FLAG_PE);//清标志  __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&hlpuart1, UART_FLAG_FE);  __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&hlpuart1, UART_FLAG_NE);  __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&hlpuart1, UART_FLAG_ORE);
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在需要的地方加上错误标志位清除,我是在清除串口缓存中处理的:


2.2.2 串口溢出错误

其实串口溢出错误在上面的已经清除过标志位,因为这个问题着实搞得我头有点大,所以看到网上前人的处理方式和上面直接清除不一样,还是试了一把。


这里简单说明一下,我还特意去看了下自己的 CubeMX 设置,在设置的时候 有一个 Overrun 错误标志位,平时我们设置都不一定往下拉着看 = =!:



然后确定了开启了串口溢出错误检测以后,我根据网上的方式,加了一个HAL_UART_ErrorCallback函数,其实就类似于HAL_UART_RxCpltCallback 函数:



自己加了一个 出错处理函数,其实现在看来,当然也是没有用的。

2.2.3 HAL 库的半双工处理?

折腾了好长一段时间,其实一开始就知道问题在于 同时收发会出问题的情况,那么继续上网找问题。


最终确定了一个问题就是:


我们都知道 STM32 串口是全双工的, STM32 HAL 库在处理接收的时候会锁一下串口一会,导致变成某个短时间的“半双工”。


这个时候如果同时收发就会出现问题,最后解决的办法在这篇文章中看到了: STM32 F103串口同时收发出现死锁问题解决办法


问题在于我们使用的HAL_UART_Receive_IT函数中,有对串口加锁的操作:



虽然在后面有解锁:



但是根据后期的解决方式来说,确实就是这个HAL_UART_Receive_IT函数的问题,最后使用的方式为,在产生一次中断以后开启的时候手动解锁:



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)  {    }}
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终于,串口不再卡死 , 成功!

结语

没想到和 EEPROM 一样,一个简单的芯片,一个熟悉的串口 ,出了这种问题 = =!还好最后解决了问题。


踩过的坑都是积累与经验,加油。ヾ(◍°∇°◍)ノ゙


本次记录就到这里,谢谢大家!

发布于: 2022-10-17阅读数: 28
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