STM32 串口IDLE接收空闲中断+DMA

news2024/11/16 12:04:44

参考

http://t.csdnimg.cn/fAV38

1.基础知识

STM32 IDLE 接收空闲中断
功能：
在使用串口接受字符串时，可以使用空闲中断（IDLEIE置1，即可使能空闲中断），这样在接收完一个字符串，进入空闲状态时（IDLE置1）便会激发一个空闲中断。在中断处理函数，我们可以解析这个字符串。
接受完一帧数据，触发中断

STM32的IDLE的中断产生条件：
在串口无数据接收的情况下，不会产生，当清除IDLE标志位后，必须有接收到第一个数据后，才开始触发，一但接收的数据断流，没有接收到数据，即产生IDLE中断

STM32 RXNE接收数据中断
功能：
当串口接收到一个bit的数据时，(读取到一个停止位) 便会触发 RXNE接收数据中断
接受到一个字节的数据，触发中断。
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。

串口CR1寄存器
在这里插入图片描述
对bit4写1开启IDLE接受空闲中断
,对bit5写1开启RXNE接收数据中断。

串口ISR寄存器
在这里插入图片描述
此寄存器为串口状态查询寄存器
当串口接收到数据时，bit5 RXNE就会自动变成1，当接收完一帧数据后，bit4就会变成1.

清除RXNE中断标志位的方法为：
只要把接收到的一个字节读出来，就会清除这个中断
在STM32F1 /STM32F4 系列中 清除IDLE中断标志位的方法为：
先读SR寄存器，
再读DR寄存器。
在这里插入图片描述

memset()函数

extern void *memset(void *buffer, int c, int count)

buffer：为指针或是数组
c：是赋给buffer的值
count：是buffer的长度.

USART采用DMA接收时，如何读取当前接收字节数？

   #define __HAL_DMA_GET_COUNTER(__HANDLE__) ((__HANDLE__)->Instance->CNDTR);

DMA接收时该宏将返回当前接收空间剩余字节
实际接受的字节= 预先定义的接收总字节 - __HAL_DMA_GET_COUNTER()
其本质就是读取NTDR寄存器，DMA通道结构体中定义了NDTR寄存器，读取该寄存器即可得到未传输的数据数呢，

在这里插入图片描述

2.IDLE 接收空闲中断+DMA

实现思路：采用STM32F103的串口1，并配置成空闲中断IDLE模式且使能DMA接收，并同时设置接收缓冲区和初始化DMA。那么初始化完成之后，当外部给单片机发送数据的时候，假设这次接受的数据长度是200个字节，那么在单片机接收到一个字节的时候并不会产生串口中断，而是DMA在后台把数据默默地搬运到你指定的缓冲区数组里面。当整帧数据发送完毕之后串口才会产生一次中断，此时可以利用__HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx);函数计算出当前DMA接收存储空间剩余字节

本次的数据接受长度=预先定义的接收总字节-接收存储空间剩余字节

应用对象：适用于各种串口相关的通信协议，如：MODBUS，PPI ；还有类似于GPS数据接收解析，串口WIFI的数据接收等，都是很好的应用对象。

本例程功能：
使用DMA+串口接受空闲中断 实现将接收的数据完整发送到上位机的功能
在这里插入图片描述
接收数据的流程：
首先在初始化的时候打开DMA接收，当MCU通过USART接收外部发来的数据时，在进行第①②③步的时候，DMA直接将接收到的数据写入缓存rx_buffer[100] //接收数据缓存数组，程序此时也不会进入接收中断，在软件上无需做任何事情，要在初始化配置的时候设置好配置就可以了。

数据接收完成的流程：
当数据接收完成之后产生接收空闲中断④

在中断服务函数中做这几件事：
判断是否为IDLE接受空闲中断
在中断服务函数中将接收完成标志位置1
关闭DMA防止在处理数据时候接收数据，产生干扰。
计算出接收缓存中的数据长度，清除中断位，

while循环 主程序流程：
主程序中检测到接收完成标志被置1
进入数据处理程序，现将接收完成标志位置0，
将接收到的数据重新发送到上位机
重新设置DMA下次要接收的数据字节数，使能DMA进入接收数据状态。

usart.c

#include "usart.h"

/* USER CODE BEGIN 0 */
 
volatile uint8_t rx_len = 0;  //接收一帧数据的长度
volatile uint8_t recv_end_flag = 0; //一帧数据接收完成标志
uint8_t rx_buffer[100]={0};  //接收数据缓存数组

/* USER CODE END 0 */

UART_HandleTypeDef huart1;
DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_rx;
DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_tx;

/* USART1 init function */

void MX_USART1_UART_Init(void)
{

  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

	__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_RXNE); //使能IDLE中断
	__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE); //使能IDLE中断

//DMA接收函数，此句一定要加，不加接收不到第一次传进来的实数据，是空的，且此时接收到的数据长度为缓存器的数据长度
	HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rx_buffer,BUFFER_SIZE);

	
}

void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  if(uartHandle->Instance==USART1)
  {
  /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 0 */

  /* USER CODE END USART1_MspInit 0 */
    /* USART1 clock enable */
    __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();
  
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    /**USART1 GPIO Configuration    
    PA9     ------> USART1_TX
    PA10     ------> USART1_RX 
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    /* USART1 DMA Init */
    /* USART1_RX Init */
    hdma_usart1_rx.Instance = DMA1_Channel5;
    hdma_usart1_rx.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
    hdma_usart1_rx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    hdma_usart1_rx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    hdma_usart1_rx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    hdma_usart1_rx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
    hdma_usart1_rx.Init.Mode = DMA_NORMAL;
    hdma_usart1_rx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;
    if (HAL_DMA_Init(&hdma_usart1_rx) != HAL_OK)
    {
      Error_Handler();
    }

    __HAL_LINKDMA(uartHandle,hdmarx,hdma_usart1_rx);

    /* USART1_TX Init */
    hdma_usart1_tx.Instance = DMA1_Channel4;
    hdma_usart1_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
    hdma_usart1_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    hdma_usart1_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    hdma_usart1_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    hdma_usart1_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
    hdma_usart1_tx.Init.Mode = DMA_NORMAL;
    hdma_usart1_tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;
    if (HAL_DMA_Init(&hdma_usart1_tx) != HAL_OK)
    {
      Error_Handler();
    }

    __HAL_LINKDMA(uartHandle,hdmatx,hdma_usart1_tx);

    /* USART1 interrupt Init */
    HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */

  /* USER CODE END USART1_MspInit 1 */
  }
}

void HAL_UART_MspDeInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
{

  if(uartHandle->Instance==USART1)
  {
  /* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 0 */

  /* USER CODE END USART1_MspDeInit 0 */
    /* Peripheral clock disable */
    __HAL_RCC_USART1_CLK_DISABLE();
  
    /**USART1 GPIO Configuration    
    PA9     ------> USART1_TX
    PA10     ------> USART1_RX 
    */
    HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10);

    /* USART1 DMA DeInit */
    HAL_DMA_DeInit(uartHandle->hdmarx);
    HAL_DMA_DeInit(uartHandle->hdmatx);

    /* USART1 interrupt Deinit */
    HAL_NVIC_DisableIRQ(USART1_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 1 */

  /* USER CODE END USART1_MspDeInit 1 */
  }
}

usart.h

#ifndef __usart_H
#define __usart_H
#ifdef __cplusplus
 extern "C" {
#endif

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"

/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

extern UART_HandleTypeDef huart1;
extern DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_rx;
extern DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_tx;
/* USER CODE BEGIN Private defines */
 
 
 #define BUFFER_SIZE  100  
extern  volatile uint8_t rx_len ;  //接收一帧数据的长度
extern volatile uint8_t recv_end_flag; //一帧数据接收完成标志
extern uint8_t rx_buffer[100];  //接收数据缓存数组
/* USER CODE END Private defines */

void MX_USART1_UART_Init(void);

/* USER CODE BEGIN Prototypes */

/* USER CODE END Prototypes */

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif /*__ usart_H */

main.c

/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: DMA_Usart_Send
* 功能说明: 串口发送功能函数
* 形  参: buf，len
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DMA_Usart_Send(uint8_t *buf,uint8_t len)//串口发送封装
{
 if(HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, buf,len)!= HAL_OK)   //判断是否发送正常，如果出现异常则进入异常中断函数
  {
   Error_Handler();
  }

}



/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: DMA_Usart1_Read
* 功能说明: 串口接收功能函数
* 形  参: Data,len
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DMA_Usart1_Read(uint8_t *Data,uint8_t len)//串口接收封装
{
	HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,Data,len);//重新打开DMA接收
}

while循环

 while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
		 if(recv_end_flag == 1)  //接收完成标志
		{
			
			
			DMA_Usart_Send(rx_buffer, rx_len);
			rx_len = 0;//清除计数
			recv_end_flag = 0;//清除接收结束标志位
//			for(uint8_t i=0;i<rx_len;i++)
//				{
//					rx_buffer[i]=0;//清接收缓存
//				}
				memset(rx_buffer,0,rx_len);
  }
		HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rx_buffer,BUFFER_SIZE);//重新打开DMA接收
}

代码下载

https://gitcode.com/ZXiaoxuan/STM32-DMA-IDLE-/overview?utm_source=csdn_github_accelerator&isLogin=1

3. IDLE 接收空闲中断+RXNE接收数据中断

UART中断使能函数

__HAL_UART_ENABLE_IT(__HANDLE__, __INTERRUPT__)

功能： 该函数的作用是使能对应的UART中断

我们现在所用到的为：

  *  @arg UART_IT_RXNE: Receive Data register not empty interrupt
  *  @arg UART_IT_IDLE: Idle line detection interrupt

RXNE接收数据中断
IDLE 接收空闲中断

在这里插入图片描述
本例程功能：
使用RXNE接收数据中断+IDLE串口接受空闲中断 实现将接收的数据完整发送到上位机的功能

接收数据的流程：
首先在初始化的时候打开DMA接收，当MCU通过USART接收外部发来的数据时，在进行第①②③步的时候，DMA直接将接收到的数据写入缓存rx_buffer[100] //接收数据缓存数组，同样初始化配置的时候设置好配置就可以了。

接收到一个字节数据：
接收到一个字节的数据之后，便会进入RXNE接收数据中断，

接受完一帧数据之后，便会进入IDLE 接收空闲中断

usart.c

void MX_USART1_UART_Init(void)
{

  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

	__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_RXNE); //使能IDLE中断
	__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE); //使能IDLE中断

//DMA接收函数，此句一定要加，不加接收不到第一次传进来的实数据，是空的，且此时接收到的数据长度为缓存器的数据长度
	HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rx_buffer,BUFFER_SIZE);

	
}

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