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STM32 串口使用IDLE中断+DMA接收

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DM, IDL, ST
开发环境
单片机型号:STM32H743IIT6 工程配置环境:STM32CubeMX 6.3.0 固件库:STM32CubeH7 1.9.0 开发工具:MDK Keil 5.32
二、原理过程
在STM32上接9个串口,每个串口约收发50个字节数据每帧,若使用传统的按字节中断HAL_UART_Receive_IT()的方式,则会因中断响应过于频繁导致系统响应不过来,因此需要使用IDLE中断+DMA接收的方式接收数据。DMA的作用是无需CPU干预下自动将串口接收到的数据转移到缓存数组中。然而若是直接使用DMA接收串口数据,则必须得等长接收,当DMA存不满时CPU就无法判断一帧是否接收完毕,因此需要使用IDLE中断判断串口线是否空闲,当串口空闲时则触发IDLE中断,此时进行取数据帧的操作。

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沙发
尽快回复过|  楼主 | 2022-9-29 11:01 | 只看该作者
步骤方法

1、在CubeMX中配置串口DMA接收

串口基本配置略,在DMA选项卡里,将接收模式配置为循环,数据长度配置为Byte,如图所示

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板凳
尽快回复过|  楼主 | 2022-9-29 11:03 | 只看该作者
打开串口接收
按照其他教程的说明,打开IDLE中断需要使用__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart7, UART_IT_IDLE)这个函数来使能IDLE中断,开启DMA接收则需要使用HAL_UART_Receive_DMA(&huart7,rx_buffer,BUFFER_SIZE)这个函数来开启,并将响应IDLE中断接收数据的函数写在IRQHandler中,每次都需要代码清除中断标志位并重新使能。这种做法就没有充分利用到HAL库分层的特性,不方便进行移植和修改。

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地板
尽快回复过|  楼主 | 2022-9-29 11:04 | 只看该作者
为了方便以后的项目进行移植,利用HAL库中的函数完成这项功能,在这里使用stm32h7xx_hal_uart_ex.c中定义的
HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA()这个函数。该函数原型如下:
HAL_StatusTypeDef HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData

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5
尽快回复过|  楼主 | 2022-9-29 11:05 | 只看该作者
在开启串口DMA接收的同时也开启了IDLE中断,当中断发生时会进入void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)回调函数,因此可以做到在不修改CubeMX生成的代码的前提下完成了该功能,方便了后续在其他STM32芯片上的实现。 由于我们不使用DMA自身的中断,因此在调用HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA()使能串口空闲中断DMA接收之后需要使用__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_uart7_rx,DMA_IT_HT)关闭中断

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6
尽快回复过|  楼主 | 2022-9-29 11:05 | 只看该作者
开启接收代码如下:
void uart_start_receive()
{
        HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart7, rxBufArr, BUFARR_SIZE);
        __HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_uart7_rx,DMA_IT_HT);
}

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7
尽快回复过|  楼主 | 2022-9-29 11:07 | 只看该作者
这样就打开了串口DMA。我们可以通过调试口看到,当开启DMA之后,数据自动从串口移入缓存数组rxBufArr中:

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8
尽快回复过|  楼主 | 2022-9-29 11:07 | 只看该作者

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9
尽快回复过|  楼主 | 2022-9-29 11:08 | 只看该作者
然而,这个时候缓存数组的帧头位置是不确定的,这样CPU不能从缓存数组中提取出数据帧来,在这里IDLE中断起作用了。串口发送数据每一帧直接有较长的空闲时间,因此当STM32接收完一个数据帧后检测到串口处于空闲状态时就会触发IDLE中断,在HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA()中开启了空闲中断,在这时就会进入void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size),中断回调函数代码如下:

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10
尽快回复过|  楼主 | 2022-9-29 11:09 | 只看该作者
//响应Idle中断回调函数,MSG_LEN为报文长度
int pos = 0;
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{
        if (huart == &huart7)
        {
                for(int j = 0;j<=MSG_LEN;j++)  //在缓存数组里循环接收报文字节
                {
                        rxbuf = rxBufArr[pos];
                        //开启解析流程
                }
                uart_start_receive(); //重新开启接收
                pos++;
                if(pos>=BUFARR_SIZE)
                {
                        pos = 0;
                }
        }       
}

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11
尽快回复过|  楼主 | 2022-9-29 11:11 | 只看该作者
在这里,pos为数组的下标,表明当前读到缓存数组的某个字节位置上,当下次报文发送过来时则在原来位置上继续往下读MSG_LEN个字节。当超过DMA缓存长度时,则将pos置零,从头开始。
因此我们可以从缓存数组中取出指令,解析结果如下(0x34 0xB0为帧头):

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12
尽快回复过|  楼主 | 2022-9-29 11:12 | 只看该作者

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13
尽快回复过|  楼主 | 2022-9-29 11:13 | 只看该作者
该数据包为一帧35字节,若用按字节中断的方式接收则一帧需要进入35次中断,并且从外设取到CPU的内存中也需要占用CPU时间,而使用该方法则一帧只需要进入1次中断,并且取出数据帧的过程由DMA完成,极大的节省了CPU时间。

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chenci2013| | 2022-10-18 22:03 | 只看该作者
串口中断接收数据被持续的外部中断会导致接收数据异常么

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15
rosemoore| | 2022-10-18 22:12 | 只看该作者
串口idle中断怎么用               

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16
linfelix| | 2022-10-18 22:39 | 只看该作者
串口IDLE空闲中断+DMA实现接收不定长数据

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gygp| | 2022-10-19 20:03 | 只看该作者
没有DMA的单片机怎么解决串口占用时间问题  

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mikewalpole| | 2022-10-19 21:22 | 只看该作者
只有等DMA完成数据传输之后,才会把系统数据总线交给CPU,所以你接收数据的时候程序看起来好像就是停止运行的

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19
tabmone| | 2022-10-19 22:08 | 只看该作者
打开IDLE中断需要使用__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart7, UART_IT_IDLE)这个函数来使能IDLE中断

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mollylawrence| | 2022-10-20 12:07 | 只看该作者
触发idle中断后认为不定长数据接收完毕,进行处理。  

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