串口通信是經(jīng)常使用到的功能,在STM32中UART具有DMA功能,并且收發(fā)都可以使用DMA,使用DMA發(fā)送基本上大家不會遇到什么問題,因為發(fā)送的時候會告知DMA發(fā)送的數(shù)據(jù)長度,DMA按照發(fā)送的長度直接發(fā)送就OK了,但是使用DMA接收時候就不同了,因為有時候數(shù)據(jù)接收并不是每一次都是定長的,但是DMA只在接收數(shù)據(jù)長度和設(shè)定數(shù)據(jù)長度相同的時候才可以觸發(fā)中斷,告訴MCU數(shù)據(jù)接收完畢,針對這個問題,解決方法如下,有一點復(fù)雜,但是很管用。
1、 首先了解串口通信的協(xié)議
(原文件名:1.jpg) 從上圖可知,UART在傳輸一個字節(jié)的時候,首先拉低,傳輸起始位,然后在是LSB –MSB,最后是停止位,停止位是高電平
2、 超時時間
搞過串口通信的都知道,如果串口有協(xié)議,一般都是有個超時時間的,超時時間是定義兩個幀之間的間隔的,如果串口接收到一個字節(jié)后,在規(guī)定的超時時間內(nèi)沒有接收到其他數(shù)據(jù),我們則認(rèn)為前面接收的數(shù)據(jù)位一幀。
(原文件名:2.jpg) 3、 定時器復(fù)位復(fù)位模式
STM32定時器功能比較強(qiáng)大,其中有一種模式為復(fù)位模式,
(原文件名:3.jpg) 上圖STM32 用戶手冊中的舉例,注意紅色箭頭指向的位置,TI1的輸入上升沿會復(fù)位定時器的計數(shù)器,具體請查閱STM32用戶手冊關(guān)于這部分的描述。
整體的思路是這樣的,一開始設(shè)置好DMA接收,可以把緩沖區(qū)長度設(shè)置為幀最大長度,我們可以把RX連接到定時器的管腳輸入端,并且一開始設(shè)置輸入并且使能引腳下降沿中斷,當(dāng)幀的第一個字節(jié)發(fā)送時,因為起始位為低電平,空閑時UART為高電平,滿足條件,進(jìn)入中斷,禁止中斷,并且在中斷中開啟定時器,該定時器工作在復(fù)位模式,上升沿復(fù)位,并且設(shè)置好定時器輸出比較值為超時時間,比如20ms,這樣,在傳輸后面字節(jié)時,肯定會有高低電平出現(xiàn),即便是傳輸?shù)氖?x00,0xFF,雖然UART數(shù)據(jù)區(qū)不變,但是都為1,或都為0,但是因為起始位為低電平,停止位是高電平,所以肯定會有上升沿,定時器會一直復(fù)位,輸出定時器的計數(shù)器一直到達(dá)不了輸出比較值,當(dāng)一幀傳輸結(jié)束后,定時在最后一個字節(jié)復(fù)位后,由于沒有數(shù)據(jù)繼續(xù)到達(dá),無法復(fù)位,則計數(shù)器就能計到輸出比較值,這時發(fā)出中斷,在定時器中斷中可以計算出接收數(shù)據(jù)的長度,并且通知外部數(shù)據(jù)已經(jīng)接收完畢。
4、 功能實現(xiàn)
實現(xiàn)的步驟:
1、硬件連接:UART的RX線在連接外部的同時,還需要連接到一個定時器的輸入端TIMx_CHx,定時器可以為任意定時器,但是CHx,只能為CH1或CH2,具體的需要看STM32的定時器邏輯圖,以STM32F101CB為例,我們暫定把UART1的RX在連接RS232的同時,還連接到TIM4_CH2。
2、軟件設(shè)置
a) IO、中斷設(shè)置:在把UART功能口設(shè)置好后,還需要設(shè)置TIM4_CH2為輸入上拉,并且使能該引腳外部中斷
/**
* @brief Configures the different GPIO ports.
* @param None
* @retval : None
*/
void GPIO_Configuration(void)
{
/* Configure USART1_Rx as input floating */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
/* Configure USART1_Tx as alternate push-pull */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
/* GPIOB.7 Configuration: TIM4 Channel2 as input floatinng */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING ;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}
/**
* @brief Configures the system EXIT.
* @param None
* @retval None
*/
void EXTI_Configuration(void)
{
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
/* Connect EXTI8 Line to PB.07 pin */
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource7);
/* Configure EXTI8 line */
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line7;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
/* Clears EXTI line pending bits. */
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line7);
}
/**
* @brief Configures NVIC and Vector Table base location.
* @param None
* @retval : None
*/
void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
/* Configure the NVIC Preemption Priority Bits*/
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);
/* Set the Vector Table base location at 0x08000000 */
NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0);
/* Enable the DMA1_Channel_Rx Interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel5_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
/* Configure DMA1_Channel_Tx interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel4_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
/* Configure TIM1 update interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 5;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
/* Enable and set EXTI9_5 Interrupt to the lowest priority */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 6;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
把DMA接收的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)設(shè)置為你認(rèn)為最大的幀長度,(如果最長不能確定,也可以隨便指定一個長度,后面再講怎么實現(xiàn))。
b) 定時器設(shè)置
因為使用的是TIM4_CH2,所以需要配置TIM4,并且配置為復(fù)位模式,把超時時間定為20ms,為了方便TIM4時鐘定輸入為1KHZ
/*
* This function is called by timer_init() to perform the non-generic portion
* of the initialization of the timer module.
*/
void timer_init_non_generic(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
/* TIM4 configuration ----------------------------------------------------*/
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 65535;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = SystemCoreClock/1000000 * 1000 - 1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);
/* Output Compare Mode configuration: Channel1 */
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_Timing;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Disable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 20;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;
TIM_OC1Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);
/* TIM4 Channel 2 Input Capture Configuration */
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0;
TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure);
/* TIM4 Input trigger configuration: External Trigger connected to TI2 */
TIM_SelectInputTrigger(TIM4, TIM_TS_TI2FP2);
/* TIM4 configuration in slave reset mode where the timer counter is
re-initialied in response to rising edges on an input capture (TI2) */
TIM_SelectSlaveMode(TIM4, TIM_SlaveMode_Reset);
/* TIM4 IT CC1 enable */
TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_CC1, ENABLE);
}
c)工作過程如下
在串口傳輸起始位的時候,首先產(chǎn)生外部中斷,在外部中斷中開啟定時器,禁止外部中斷,只要串口上一直有數(shù)據(jù),定時器肯定會不停的復(fù)位,到達(dá)不了定時時間,當(dāng)串口上沒有數(shù)據(jù)的時候,到超時時間后,定時器產(chǎn)生中斷,此時可以讀出接收的數(shù)據(jù)長度,然后開啟外部中斷,進(jìn)入下一個周期。
(原文件名:4.jpg) 總結(jié):本方法的缺點是程序開始的初始化麻煩些,但是優(yōu)點是非常明顯的,徹底解放了CPU,這樣在計算串口超時的時候,就不需要定時器不停的中斷,并且串口接收數(shù)據(jù)使用DMA方式,也不需要CPU參與,只是在接收結(jié)束的時候通知CPU取數(shù)據(jù),CPU的利用率會更高。