[STM32 HAL库]串口中断编程思路

news2025/1/21 14:49:06

一、前言

最近在准备蓝桥杯比赛（嵌入式赛道），研究了以下串口空闲中断+DMA接收不定长的数据，感觉这个方法的接收效率很高，十分好用。方法配置都成功了，但是有一个点需要进行考虑，就是一般我们需要对串口接收的数据进行处理，这个数据处理是在中断的回调函数里面处理还是在主函数里面处理好呢？以下就这两个方法进行分析：

二、方法分析

目前我想到的有两种方法：

方法一

在回调函数里直接处理数据

优点：

实时性强：数据接收完成后立即处理，减少了数据处理的延迟。
代码简洁：数据接收和处理逻辑在同一个地方，代码易于理解和维护。

缺点：

占用中断处理时间：如果数据处理逻辑复杂或耗时，会影响中断的响应速度，进而影响系统其他功能的实时性。
可维护性差：如果数据处理逻辑复杂，中断处理函数会变得冗长，难以维护。

方法二

在回调函数中设置标志位，在主函数里读取标志位再进行数据处理

优点：

保护中断响应速度：中断处理函数只负责设置标志位，数据处理在主循环中进行，保证了中断的响应速度。
代码结构清晰：中断处理函数和数据处理逻辑分离，代码结构更清晰，易于维护和扩展。
资源利用率高：可以在主循环中根据系统状态灵活调度数据处理，避免在中断中处理复杂逻辑造成的资源浪费。

缺点：

增加了一定的复杂性：需要额外管理标志位，以及同步数据接收和处理的逻辑。
可能引入延迟：数据处理被推迟到主循环中进行，可能会引入一定的处理延迟。

总结

数据处理的复杂度：如果数据处理逻辑复杂或耗时，建议采用方法二，以保护中断响应速度。
系统的实时性要求：如果系统对实时性要求较高，且数据处理不是非常耗时，方法一可能更合适。但如果数据处理可能影响到系统的其他实时功能，方法二则更为稳妥。
代码的可维护性和扩展性：如果希望代码结构更清晰，易于维护和扩展，方法二通常是更好的选择。

三、实际操作

配置的方法可以看之前写的文章
链接: [STM32 HAL库]串口空闲中断+DMA接收不定长数据

实验现象：将电脑发来的数据，原封不到的发送回去。特别注意BUFF_SIZE的大小，太小会造成接收数据的丢失。

方法一

在这个方法中，在中断的回调函数里直接发送回去数据，并手动开启下一次的中断。

#define BUFF_SIZE	128
uint8_t rx_buffer[BUFF_SIZE];  // 创建接收缓存,大小为BUF_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)
{
  //...
}
/* 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_UART_Transmit(&huart1, rx_buffer, Size, 0xffff);// 将接收到的数据再发出
        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_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); // 接收完毕后重启串口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
    }
}

方法二

在这个方法中，在串口接收完成的回调函数置接收完成的标志位，然后在主函数中进行判断。判断成立则进行数据的发送，并手动开启下一次的中断和清除标志位。

需要注意的是，不要在回调函数里面手动开启下一次的中断，因为有可能会出现主函数数据还未处理完成，下一个串口数据就到来而覆盖上一次的串口数据。
所以，这里程序的处理方法是：程序处理完本次数据，则开启下一次中断接收；程序未处理完本次数据，则不开启下一次中断接收。

#define BUFF_SIZE	128
uint8_t rx_buffer[BUFF_SIZE];  	// 创建接收缓存,大小为BUF_SIZE
_Bool 	u1_rx_end_flag = 0;		//USART1接收数据完成标志位 1:接收完成
uint16_t u1_rx_size;			//USART1接收数据实际长度
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)
  {
	  /* 判断接收是否完成 */
	  if(u1_rx_end_flag == 1)
	  {
		  /* 对接收的数据进行处理 */
		  HAL_UART_Transmit(&huart1, rx_buffer, u1_rx_size, 0xffff);// 将接收到的数据再发出
		  memset(rx_buffer, 0, BUFF_SIZE);	// 清除接收缓存
		  /* 开启下一次中断 */
			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	
		  /* 清除标志位 */
		  u1_rx_end_flag = 0;
	  }
  }
void SystemClock_Config(void)
{
	//...
}
/* 串口接收完成回调函数 */
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{
   if (huart->Instance == USART1)
   {
		 u1_rx_end_flag = 1;	//置标志位
		 u1_rx_size = Size;		//获取接收数据长度
   }
}	
/* 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
   }
}