GD32串口输出错误分析

只看该作者 · 2024-2-25 17:04

1、用法：

目前公司采用GD32F407作为主控芯片，采用美信的MAX3232作为RS232的驱动芯片用于与其他第三方设备通信。

2、现象：

第三方设备该端口的波特率为固定值：115200，经测试，与绝大多数第三方设备均可以正常通信，但与某些品牌的第三方设备通信时会完全是乱码。而采用STM32F407作为主控芯片时该会产生乱码的第三方设备的通信则没有问题。

如发送0A：

正常接收为：0D 0D 0A 53 4D 49 4F 53 20 6C 6F 67 69 6E 3A 20
实际接收数据为：A8 48 68 2A EA 6A 20 6C 6F 67 69 6E 3A 20

3、进一步现象发现：

用示波器查看了该第三方设备输出的RS232波形，如图1所示：黄色为第三方设备输出的RS232原始波形，蓝色为经美信RS232转TTL以后得波形，从图中可以很明显看出，黄色信号上升下降斜率均较低，且不一致，这导致转TTL后的电平也呈现低电平时间短，高电平时间长的现象（查看了该厂家采用的为SP3232，图2为美信MAX3232的波形，上升下降斜率均较高）；

图1

图2

SP3232出来的波形如下图：发送0x0A后

放大后如下图：

4、更近一步现象发现：

采用单字节收发的模式进行测试，发现在数值为奇数时，都无法接受到正确的报文，而数值为偶数时则一般没有问题。

5、STM32与GD32检测机制分析：

两者对数据部分的检测机制完全一致，如图3：

图3

对于起始位的检测描述则ST写的比较清晰，如图4所示，但GD并未提及（但网上找到一些资料说GD需要检测到连续16个0才能认为是有效的起始位）

图4

6、起始位检测机制：

6.1、ST起始位检测机制

stm32对串口的数据识别主要包含两部分，起始位的识别和数据位的识别。

起始位识别：

不管是16 倍还是 8 倍过采样，起始位检测序列相同。都是按照16倍的方式判断，就是起始位不受16 倍或 8 倍过采样配置的影响，在 USART 中，识别出特定序列的采样时会检测起始位。此序列如下：

1110X0X0X0000

起始位识别图，如下：

如果下降沿序列不完整，起始位检测将中止，接收器将返回空闲状态（无标志位置 1）等待下降沿。

如果 3 个采样位均为 0（针对第 3 位、第 5 位和第 7 位进行首次采样时检测到这 3 位均为 0；针对第 8 位、第 9 位和第 10 位进行第二次采样时检测到这 3 位均为 0），可确认起始位（RXNE 标志位置 1，RXNEIE=1 时生成中断）。

如果满足以下任意条件时，可验证起始位（RXNE 标志位置 1，如果 RXNEIE=1 则生成中断），但同时 NF噪声标志位也会置 1：

对于两次采样，有 2 位为 0（针对第 3 位、第 5 位和第 7 位进行采样；针对第 8 位、第 9 位和第 10 位采样）。
如果其中一次采样时（对第 3 位、第 5 位和第 7 位进行采样或对第 8 位、第 9 位和第 10位进行采样），3 个采样位中有 2 个为0。

如果条件 a 或条件 b 都不满足，则启动检测中止，接收器返回空闲状态（无标志位置 1）。

当起始位满足要求，那么就进入数据位检测：

数据检测的时候，过采样16和过采样8是不同的，具体如下：

过采样16

过采样8

其实过程都一样，就是通过采集中间的3次来判断这个bit的高低，下面的对照表：

但是要注意，当串口的电平延时不标准的时候(比如低电平时间短)，会导致采集的这三次不在bit的中间，这就是容错性的问题关键了。

6.2、GD起始位检测机制

需要明确GD对起始位置的检测原理，若真如网传的是连续检测16个0，再联系实测波形及奇数出现乱码的现象，则可对上述产生乱码的现象解释。

经与原厂工程师确认，GDF32F4xx串口起始位检测机制为：连续检测16个0---20231229与GD技术支持确认

7、分析结论：

造成数据乱码的问题：在于GD串口对起始位的检测机制不合理造成，同样将GD32F407换成STM32F407后问题解决。

只看该作者 · 2024-2-25 19:29

使用逻辑分析仪或串口调试工具监视串口通信，更详细地分析波形和通信过程中的数据。

只看该作者 · 2024-7-31 23:07

GD32F407 在与某些第三方设备通信时出现乱码，而 STM32F407 在相同条件下通信正常。问题的主要症状是 RS232 信号的波形质量和通信数据的正确性。