[STM32 HAL库]串口空闲中断+DMA接收不定长数据

一、空闲中断

STM32的串口具有空闲中断，什么叫做空闲呢？如何触发空闲中断呢？

空闲：串口发送的两个字符之间间隔非常短，所以在两个字符之间不叫空闲。空闲的定义是总线上在一个字节的时间内没有再接收到数据。
触发条件：空闲中断是检测到有数据被接收后，总线上在一个字节的时间内没有再接收到数据的时候发生的。而总线在什么情况时，会有一个字节时间内没有接收到数据呢？一般就只有一个数据帧发送完成的情况，所以串口的空闲中断也叫帧中断。

开启空闲中断后，要重写对应的回调函数HAL_UARTEx_RxEventCallback，在函数里做些处理。

二、实验内容

使用USART1外设，接收电脑发来的数据，然后将接收到的数据发送给电脑。
在这里插入图片描述

二、STM32CUBEMX配置

USART1的模式为异步通信、115200波特率、数据长度8位、无校验位、停止位1位。
在这里插入图片描述
DMA Settings的配置，开启串口接收的DMA。

NVIC Settings的配置，开启USART1的全局中断。

这里两个中断优先级我都给了1，根据不同情况修改中断优先级

三、keil代码

首先确保魔术棒中的Use MicroLIB这个选项勾选上，不然串口发送数据会不正常
在这里插入图片描述
添加头文件，因为要使用memset函数

#include "string.h"

定义串口接收数据数组

#define BUFF_SIZE	128			    //接收缓存大小
uint8_t rx_buffer[BUFF_SIZE];      // 创建接收缓存,大小为BUFF_SIZE

手动在usart.h外部声明hdma_usart1_rx，在main函数中要使用

extern UART_HandleTypeDef huart1;

/* USER CODE BEGIN Private defines */
extern DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_rx;        //手动外部声明
/* USER CODE END Private defines */

void MX_USART1_UART_Init(void);

在main函数初始化添加这两个函数，不然串口首次无法进入中断

HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1,rx_buffer,BUFF_SIZE);	//手动开启串口DMA模式接收数据
__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart1_rx, DMA_IT_HT);		   	//手动关闭DMA_IT_HT中断

重定向HAL_UARTEx_RxEventCallback串口接收完成回调函数

/* 串口接收完成回调函数 */
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{
   if (huart->Instance == USART1)
   {
   	HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1, rx_buffer, BUFF_SIZE); // 接收完毕后重启串口DMA模式接收数据
   	HAL_UART_Transmit(&huart1, rx_buffer, Size, 0xffff);         // 将接收到的数据再发出
   	__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart1_rx, DMA_IT_HT);		   	// 手动关闭DMA_IT_HT中断
   	memset(rx_buffer, 0, BUFF_SIZE);							// 清除接收缓存
   }
}

重定向HAL_UART_ErrorCallback串口错误回调函数

/* 串口错误回调函数 */
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef * huart)
{
   if(huart->Instance == USART1)
   {
   	HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1, rx_buffer, BUFF_SIZE); //手动开启串口DMA模式接收数据
   	__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart1_rx, DMA_IT_HT);		   // 手动关闭DMA_IT_HT中断
   	memset(rx_buffer, 0, BUFF_SIZE);							   // 清除接收缓存
   }
}

以下是main函数完整代码

#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			//接收缓存大小
uint8_t rx_buffer[BUFF_SIZE];  // 创建接收缓存,大小为BUFF_SIZE

int 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);	//手动开启串口DMA模式接收数据
 __HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart1_rx, DMA_IT_HT);		   	//手动关闭DMA_IT_HT中断	
 while (1)
 {
 }
}
void SystemClock_Config(void)
{
 //...
}
/* USER CODE BEGIN 4 */
/* 串口接收完成回调函数 */
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{
   if (huart->Instance == USART1)
   {
   	HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1, rx_buffer, BUFF_SIZE); /// 接收完毕后重启串口DMA模式接收数据
   	HAL_UART_Transmit(&huart1, rx_buffer, Size, 0xffff);         // 将接收到的数据再发出
   	__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart1_rx, DMA_IT_HT);		   		// 手动关闭DMA_IT_HT中断
   	memset(rx_buffer, 0, BUFF_SIZE);							   	// 清除接收缓存
   }
}
/* 串口错误回调函数 */
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef * huart)
{
   if(huart->Instance == USART1)
   {
   	HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1, rx_buffer, BUFF_SIZE);//手动开启串口DMA模式接收数据
   	__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart1_rx, DMA_IT_HT);		   // 手动关闭DMA_IT_HT中断
   	memset(rx_buffer, 0, BUFF_SIZE);							   // 清除接收缓存
   }
}
/* 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、原理讲解

我们使用串口空闲中断的目的是为了获取完整的数据，并且是由软件自动判断是否接收完整。当软件判断接收到完整的数据时，就会产生中断进入回调函数HAL_UARTEx_RxEventCallback。
软件判断接收到完整数据有两种情况：

1、数据接收后，一个字节未接收到数据；
2、当前的数据接收长度与预设接收长度相等；预设接收长度为HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA的参数BUFF_SIZE；

预设接收长度要考虑好，若数据接收长度＞预设接受长度，就会出现数据的丢失情况。因为数据接收长度是随着接收不断累加的，其大小等于预设接收长度时就会触发中断，程序就会判断成接收到完整数据，就是第二情况。

1、HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA

在main函数里我们调用了HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA，该函数会开启USART1的空闲中断，并启用串口以DMA方式接收数据，当数据接收完成之后进入HAL_UARTEx_RxEventCallback回调函数。随后，我们在回调函数里进行数据处理即可。

2、__HAL_DMA_DISABLE_IT

为什么要手动关闭这个中断，如果不关闭这个中断，程序在接收一串完整的数据时会进入执行两次HAL_UARTEx_RxEventCallback。一次是数据传输一半时，一次数数据传输完成时，这与我们预期的不符。我们只希望在数据传输完成时进入回调函数进行数据处理。

__HAL_DMA_DISABLE_IT的回调函数是UART_DMARxHalfCplt，该回调函数会执行一次HAL_UARTEx_RxEventCallback

3、HAL_UARTEx_RxEventCallback

在该回调函数里，需要手动开启中断，才能进入下一次的中断。

4、HAL_UART_ErrorCallback

重写这个回调函数主要是为了防止一些错误情况的发生。若产生错误中断进入HAL_UART_ErrorCallback，则无法进入HAL_UARTEx_RxEventCallback回调函数，也就无法开启下一次空闲中断。所以，这里在HAL_UART_ErrorCallback里手动开启了空闲中断，做了一些恢复处理。

错误示例：开发板设置115200波特率，电脑串口用9600波特率，电脑发送数据之后，程序会进入串口错误中断，而进入不了空闲中断。若程序当中未在错误中断进行错误处理，即使电脑串口修改成115200波特率进行通信，程序也无法进入空闲中断。

五、参考文章

配置和代码链接，里面详解了相关一些函数的源码
链接: 【STM32 HAL库实战】串口DMA + 空闲中断实现不定长数据接收
空闲中断讲解
链接: STM32串口之空闲中断