STM32串口 DMA 接收不定长数据的一种方法

1.前言

使用串口接收不定长数据时，可以有多种方法，比如最常见的有额外使能一个定时器，在超过定时范围未收到后续的字节时，认为此帧结束；或者利用IDLE中断，当数据空闲时，自动产生中断；亦或每接收到一个字节后都通过应用程序进行一次处理。这次我们介绍另外一种方法，在DMA方式下利用硬件接收超时中断（Receiver timeout interrupt）实现不定长数据的接收。

2.实现原理

首先，并非所有的STM32系列的MCU，也并非所有的USART/UART外设都支持Receiver timeout（RTO）特性，具体的支持情况，可以通过对应芯片的参考手册去查询。对于MCU的配置，可以通过USART_RTOR寄存器的RTOEN位使能接收超时功能，通过RTO位域配置超时时间，时间单位为传输一个数据位的时间（即波特率）。接收超时在停止位设置不同的情况下，计时的起始位置不同：

1. 如果 stop = ' 00 '或 stop = ' 11 '，从停止位的末尾开始。
2. 如果 stop = ' 10 '，则从第二个停止位的末尾开始。
3. 如果 stop = ' 01 '，则从停止位的起始开始。

当计数超过 RTO 位域的设定值时，且使能了 RTOIE 位，就会产生一个错误中断，此时我 们就可以认为此帧结束，进而进行处理。

 

3.应用示例

HAL 库已经为我们提供了操作 RTO 相关的 API，应用开发过程，我们直接调用即可。

void HAL_UART_ReceiverTimeout_Config(UART_HandleTypeDef *huart, uint32_t TimeoutValue);

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_EnableReceiverTimeout(UART_HandleTypeDef *huart);

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DisableReceiverTimeout(UART_HandleTypeDef *huart);

 

以STM32U575ZIT6为例，配置一个测试工程。

1. 系统时钟配置为 160MHz
2. 配置USART1为Asynchrones，管脚配置为 PA9，PA10
3. USART1参数：115200bits/s，8bit，None，1Stop
4. 使能USART1中断
5. 配置USART1_RX GPDMA

 

生成工程后，配置超时时间，使能接收超时功能，使能串口的DMA接收，处理串口的错误回调函数（接收超时后，HAL库中经HAL_UART_ErrorCallback()回调）。

/* USER CODE BEGIN 2 */
 
HAL_UART_ReceiverTimeout_Config(&huart1, huart1.Init.BaudRate/100);   //10ms BaudRate = 115200
 
HAL_UART_EnableReceiverTimeout(&huart1);
 
HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, Uart_RcvBuf, MAX_UART_RCV_LEN);
 
/* USER CODE END 2 */
 
 
 
 
#define MAX_UART_RCV_LEN 10 //config the max receive data length
 
uint8_t Uart_RcvBuf[MAX_UART_RCV_LEN];
 
uint16_t Uart_RcvLen;
 
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
 
{
 
     if(huart == &huart1)
 
    {
 
        /* Check if DMA mode is enabled in UART */
 
       if (HAL_IS_BIT_SET(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAR))
 
      {
 
           if((huart->ErrorCode & HAL_UART_ERROR_RTO) == HAL_UART_ERROR_RTO)
 
           {
 
                uint16_t nb_remaining_rx_data = (uint16_t)
 
                __HAL_DMA_GET_COUNTER(huart->hdmarx);
 
               Uart_RcvLen = MAX_UART_RCV_LEN - nb_remaining_rx_data;
 
           }
 
           HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, Uart_RcvBuf, MAX_UART_RCV_LEN);
 
       }
 
   }
 
}

HAL_UART_ErrorCallback 是一个支持所有错误中断的回调函数，在处理RTO错误引起的中断响应时，可以通过 ErrorCode 增加相应的判断。通过调用__HAL_DMA_GET_COUNTER(huart->hdmarx)可以得到DMA未搬移完的字节数，从而得到已搬移完成的字节数。

4.总结

利用RTO方式接收不定长串口数据，相比用定时器计时，可以节省一个硬件定时器资源，同时减少了定时器每次进入中断处理的运行时间；相比IDLE的方式，可以更灵活的配置超时时间。但需注意的是，所选用的MCU以及所使用的USART/UART是否支持这个特性要确认好。

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