1、开发平台
计算机操作系统:WIN7 64位;
开发环境:Keil MDK 5.14;
MCU:STM32F407ZET6;
STM32F4xx固件库:STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.4.0;
串口调试助手;
2、问题描述
在测试用STM32F4xx芯片的串口USART1以DMA方式进行RS485收发通讯时,出现数据字节丢失的现象,一般丢失1~2个字节。
出现问题时测试的简单收发机制:使能串口USART1的DMA收发功能,开启了DMA发送完成中断和USART1空闲中断。通过串口调试助手发送N个字节给MCU,当MCU产生USART1空闲中断时,在USART1空闲中断服务程序中将DMA接收到的N个字节数据从接收缓存拷贝到发送缓存,准备好数据后,RS485切换为发送模式,通过启动一次DMA发送,将N个字节数据原样回送到串口调试助手。最后,在DMA发送完成中断服务程序中判断到有DMA发送完成标志TCIF7置位时,立即将RS485再次切换为接收模式。
3、原因分析
在STM32F4xx英文参考手册(RM0090)中,USART章节的使用DMA发送小节给出了如下时序图:
由图可见,当DMA将第3个字节Frame 3写到USART数据寄存器USART_DR时,TX线上才刚准备出现第2个字节Frame 2的时序,并且DMA发送完成中断标志在TX线还未出现第2个字节Frame 2时序时就由硬件置1了,所以,如果软件中在DMA发送完成中断服务程序中检测到DMA TCIF标志置1后马上将RS485切换为接收模式,则后面的字节数据将会丢失。
所以,需要让数据字节不丢失的话,必须让所有字节(包括字节的停止位)在TX线上稳定发送完成后,才能将RS485切换为接收模式。
4、解决方法
如上图所示,有一个关键点是:当所有字节(包括字节的停止位)在TX线上稳定发送完成后,串口发送完成标志(TC flag)置1。所以,有两个解决方法:
方法一:用DMA发送完成中断,不用USART1发送完成中断。在DMA发送完成中断服务程序中检测到有TCIF7置1时,再等待USART1发送完成标志TC置1,直到USART1发送完成标志TC置1后,清零USART1发送完成标志TC,然后再将RS485切换为接收模式。
方法二:用USART1发送完成中断,不用DMA发送完成中断。在USART1中断服务程序USART1_IRQHandler()中,检测到有USART1发送完成标志TC置1时,清零USART1发送完成标志TC,并且要清零DMA发送完成标志DMA_FLAG_TCIF7,最好同时清零DMA_FLAG_FEIF7、DMA_FLAG_DMEIF7、DMA_FLAG_TEIF7 、DMA_FLAG_HTIF7,然后再将RS485切换为接收模式。
方法三:用DMA发送函数中的,发送数据长度进行+2处理,即可解决此问题。(本人项目实际使用方法)
5、参考源代码
方法一:用DMA发送完成中断
/*--------------------------------------------------------------------------------------
函数名称:void USART_DMA_SendStart(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx, u16 m_u16SendCnt)
函数功能:串口USART1启动一次DMA传输函数
入口参数:DMA_Stream_TypeDef DMA_Streamx - DMA数据流(DMA1_Stream0~7/DMA2_Stream0~7);
u16 m_u16SendCnt - 待传输数据字节数
出口参数:无
说 明:无
---------------------------------------------------------------------------------------*/
void USART_DMA_SendStart(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx, u16 m_u16SendCnt)
{
u16 l_u16RetryCnt = 0;
DMA_Cmd(DMA_Streamx, DISABLE); //关闭DMA传输
while ((DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE) && (l_u16RetryCnt++ < 500)); //等待DMA可配置
DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Streamx, m_u16SendCnt); //数据传输量
DMA_Cmd(DMA_Streamx, ENABLE); //开启DMA传输
}
/*--------------------------------------------------------------------------------------
函数名称:void USART1_DMA_SendNByte(u8 *m_pSendBuf, u16 m_u16SendCnt)
函数功能:串口USART1以DMA方式发送多字节函数
入口参数:u8 *m_pSendBuf - 待发送数据缓存, u16 m_u16SendCnt - 待发送数据个数
出口参数:无
说 明:无
---------------------------------------------------------------------------------------*/
void USART1_DMA_SendNByte(u8 *m_pSendBuf, u16 m_u16SendCnt)
{
memcpy(G_u8Usart1SendBuf, m_pSendBuf, m_u16SendCnt);
USART_DMA_SendStart(DMA2_Stream7, m_u16SendCnt); //启动一次DMA传输
}
/*--------------------------------------------------------------------------------------
函数名称:void DMA2_Stream7_IRQHandler(void)
函数功能:串口USART1以DMA方式发送完成中断服务程序
入口参数:无
出口参数:无
说 明:无
---------------------------------------------------------------------------------------*/
void DMA2_Stream7_IRQHandler(void)
{
if(DMA_GetFlagStatus(DMA2_Stream7, DMA_FLAG_TCIF7) != RESET) //DMA发送完成?
{
DMA_ClearFlag(DMA2_Stream7, DMA_FLAG_TCIF7 | DMA_FLAG_FEIF7 |
DMA_FLAG_DMEIF7 | DMA_FLAG_TEIF7 | DMA_FLAG_HTIF7); //清除标志位
while(!USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC)); //等待USART1发送完成标志TC置1
USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC); //清除发送完成标志
RS485_Recv(); //切换为RS485接收模式
}
}
/*--------------------------------------------------------------------------------------
函数名称:void USART1_IRQHandler(void)
函数功能:USART串口1中断服务程序
入口参数:无
出口参数:无
说 明:无
---------------------------------------------------------------------------------------*/
void USART1_IRQHandler(void)
{
u16 l_u16Temp = 0;
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET) //若有空闲中断
{
DMA_Cmd(DMA2_Stream5, DISABLE); //关闭DMA2_Stream5,防止处理期间有数据
DMA_ClearFlag(DMA2_Stream5, DMA_FLAG_TCIF5 | DMA_FLAG_FEIF5 |
DMA_FLAG_DMEIF5 | DMA_FLAG_TEIF5 | DMA_FLAG_HTIF5); //清除标志位
//清除USART总线空闲中断标志(只要读USART1->SR和USART1->DR即可)
l_u16Temp = USART1->SR;
l_u16Temp = USART1->DR;
G_u16CommRecvLen = USART1_RECV_MAXLEN - DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Stream5); //求出接收到数据的字节数
if(G_u16CommRecvLen <= USART1_RECV_MAXLEN)
{
RS485_Send(); //RS485发送模式
USART1_DMA_SendNByte(G_u8Usart1RecvBuf, G_u16CommRecvLen); //回送接收到的数据
}
DMA_SetCurrDataCounter(DMA2_Stream5, USART1_RECV_MAXLEN); //设置传输数据长度
DMA_Cmd(DMA2_Stream5, ENABLE); //使能DMA2_Stream5
}
}
方法二:用USART1发送完成中断
/*--------------------------------------------------------------------------------------
函数名称:void USART_DMA_SendStart(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx, u16 m_u16SendCnt)
函数功能:串口USART1启动一次DMA传输函数
入口参数:DMA_Stream_TypeDef DMA_Streamx - DMA数据流(DMA1_Stream0~7/DMA2_Stream0~7);
u16 m_u16SendCnt - 待传输数据字节数
出口参数:无
说 明:无
---------------------------------------------------------------------------------------*/
void USART_DMA_SendStart(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx, u16 m_u16SendCnt)
{
u16 l_u16RetryCnt = 0;
DMA_Cmd(DMA_Streamx, DISABLE); //关闭DMA传输
while ((DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE) && (l_u16RetryCnt++ < 500)); //等待DMA可配置
DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Streamx, m_u16SendCnt); //数据传输量
DMA_Cmd(DMA_Streamx, ENABLE); //开启DMA传输
}
/*--------------------------------------------------------------------------------------
函数名称:void USART1_DMA_SendNByte(u8 *m_pSendBuf, u16 m_u16SendCnt)
函数功能:串口USART1以DMA方式发送多字节函数
入口参数:u8 *m_pSendBuf - 待发送数据缓存, u16 m_u16SendCnt - 待发送数据个数
出口参数:无
说 明:无
---------------------------------------------------------------------------------------*/
void USART1_DMA_SendNByte(u8 *m_pSendBuf, u16 m_u16SendCnt)
{
memcpy(G_u8Usart1SendBuf, m_pSendBuf, m_u16SendCnt);
USART_DMA_SendStart(DMA2_Stream7, m_u16SendCnt); //启动一次DMA传输
}
/*--------------------------------------------------------------------------------------
函数名称:void USART1_IRQHandler(void)
函数功能:USART串口1中断服务程序
入口参数:无
出口参数:无
说 明:无
---------------------------------------------------------------------------------------*/
void USART1_IRQHandler(void)
{
u16 l_u16Temp = 0;
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET) //若有空闲中断
{
DMA_Cmd(DMA2_Stream5, DISABLE); //关闭DMA2_Stream5,防止处理期间有数据
DMA_ClearFlag(DMA2_Stream5, DMA_FLAG_TCIF5 | DMA_FLAG_FEIF5 |
DMA_FLAG_DMEIF5 | DMA_FLAG_TEIF5 | DMA_FLAG_HTIF5);//清零标志位
//清除USART总线空闲中断标志(只要读USART1->SR和USART1->DR即可)
l_u16Temp = USART1->SR;
l_u16Temp = USART1->DR;
G_u16CommRecvLen = USART1_RECV_MAXLEN - DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Stream5); //求出接收到数据的字节数
if(G_u16CommRecvLen <= USART1_RECV_MAXLEN)
{
RS485_Send(); //RS485发送模式
USART1_DMA_SendNByte(G_u8Usart1RecvBuf, G_u16CommRecvLen);
}
DMA_SetCurrDataCounter(DMA2_Stream5, USART1_RECV_MAXLEN); //设置传输数据长度
DMA_Cmd(DMA2_Stream5, ENABLE); //使能DMA2_Stream5
}
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC) != RESET) //若有发送完成中断
{
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_TC); //清除USART1发送完成中断标志
DMA_ClearFlag(DMA2_Stream7, DMA_FLAG_TCIF7 | DMA_FLAG_FEIF7 |
DMA_FLAG_DMEIF7 | DMA_FLAG_TEIF7 | DMA_FLAG_HTIF7);//清零标志位
RS485_Recv(); //切换为RS485接收模式
}
}
方法三:发送长度➕2
/*****************************调用函数**************************/ if(Frame_CRC(Send_SmartBox_Buffer,Send_SmartBox_Buffer[2]+5)==0)
{
RS485_EN=1;
__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();__nop();
DMA14_FLAG_Complete = 0;
USART1_DMA_SendBytes((char*)Send_SmartBox_Buffer,Send_SmartBox_Buffer[2]+5);
}
/*****************************DMA发送函数**************************/
/*usart1 通过DMA1.4 pc */
void USART1_DMA_SendBytes(char *bytes, uint16_t counts)
{
DMA1_Channel4->CNDTR = counts+2;
DMA1_Channel4->CMAR = (uint32_t)bytes;
DMA_Cmd(DMA1_Channel4, ENABLE);
USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Tx, ENABLE);
}
6、声明
三种方法中,方法一在中断里面等待白白耗费了时间。方法二是个不错的方案。方法三方便快捷,最为简单。