V2AS问路
STM32 Uart 接收不定长数据
阅读原文时间：2021年04月20日阅读：1

      前面讲了Uart三种不同的方式接收数据，请参照《STM32 Uart及其配置》《STM32 Uart中断接收》《STM32 Uart DMA方式接收数据》，但是，它们都需要指定数据的长度，但实际应用中，会出现不定长度的数据，比如，某些模块的@命令，那么，如何接收不定长度的数据呢？今天，我们就来扒一扒STM32 Uart 变长数据的接收。

      问题来了，变长数据包，我们如何确定数据包的长度？

      带着问题思考，我们可以得出以下几种思路：

      1. 制定严格的通信协议，带有一串特殊字符的数据包头、长度、校验、包尾等，比如，一开始收到：0xAA-0xBB-0xCC-0xDD-0xEE，表示数据包头，接下来两个字节是数据包长度，接下来是数据包内容，接下来是校验值，接下来是结尾。

      2. 使用定时器，判定在指定时间内没有收到数据，就算一个数据包结束。可以在收到一个数据后，开启定时器，定时器的超时时间设定为1~2个数据之间的时间，若在此期间有数据，则判定为数据包未结束，重载定时器，若此期间无数据，则判定为数据包结束，关闭定时器。

      这篇章里不讨论1和2，因为STM32有更方便的处理方式，STM32能够检测空闲。

      看RM0033，空闲，可以理解为，下一个起始位之前的全部1，也就是Rx线上高电平。

      会不会和数据0xFF冲突呢？不会，因为数据0xFF有起始位，空闲没有。

      看下来这个手画的图，中间那一段高电平，就是空闲。

      

      当空闲被检测到时，如果IDLEIE位设置，就会产生一个IDLE中断。

      我们捕获这个中断，并处理它就行了。

      在空闲中断产生之前，我们收到的数据，怎么处理呢？先收着，存进一个Buffer里面！

      如前面讲的《STM32 Uart中断接收》《STM32 Uart DMA方式接收数据》，接收数据，也可以用中断和DMA两种不同的方式。我们把两种方式都写进代码里面，用两个不同的宏定义区分开来。

      我们就写一个，收到数据，往串口发送出收到的数据长度，以及完整的数据吧。

      理论讲完，就开始实践吧！

      参照《STM32 Uart DMA方式接收数据》，建立工程，生成代码。

   在 usart.c 里面写这样一段代码，#define RCV_RXNEIDLE_PROCESS 表示用RX中断方式接收数据，#define RCV_DMAIDLE_PROCESS 表示用DMA方式接收数据。这段代码主要用于选择接收数据的方式。同一时间只能使用一种方式，#error这里做了个限制，不允许同时打开这两个宏定义，否则会编译出错。

// select oneof two method
//#define RCV_RXNEIDLE_PROCESS
#define RCV_DMAIDLE_PROCESS

#if defined(RCV_DMAIDLE_PROCESS)&&defined(RCV_RXNEIDLE_PROCESS)
    #error "Don't Allow #define Two Micro at the same time, Check RCV_RXNEIDLE_PROCESS && RCV_DMAIDLE_PROCESS"
#endif

      接收数据，就定义一个数组来存放数据，就申请1024个字节的数组吧；

      数据要变长，就定义一个变量来表示接收到的数据长度；

      最后，再定义一个指针，用来指向存放数据的数组。

      在 usart.c 里面，这一断代码定义了所需要的数据。

uint8_t uart4Rx[UART4_BUF_MAX];      // 存放接收到的数据
uint8_t *pUart4Rx;    // 指向存认数据的数组
uint16_t uart4RxLength;     // 接收到数据的长度

      整个事件的流程就是，接收一段数据后，产生IDLE中断，IDLE中断服务例程里处理数据。

      那我们就看一下stm32f2xx_it.c里面UART4_IRQHandler()中断服务例程里面，对Idle中断是怎么处理的？

      看一下 HAL_UART_IRQHandler() 这个函数，它对Idle中断没有处理！那怎么办呢？自己写一段咯。

      在HAL_UART_IRQHandler() 函数加上这一段。

/* UART in mode Idle -------------------------------------------------*/
if(((isrflags & USART_SR_IDLE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_IDLEIE) != RESET))
{
    HAL_UART_IdleCpltCallback(huart);      
    return;
}

      这个回调函数HAL_UART_IdleCpltCallback(),仿照着在stm32f2xx_hal_uart.c里面加一个回调函数。

      后面，我们在 usart.c 里面重写它。

/**
  * @brief  Idle callbacks.
  * @param  huart pointer to a UART_HandleTypeDef structure that contains
  *                the configuration information for the specified UART module.
  * @retval None
  */
__weak void HAL_UART_IdleCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(huart);
  /* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,
           the HAL_UART_TxCpltCallback could be implemented in the user file
   */
}

      整个HAL_UART_IRQHandler()函数，是这样的。

void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart)
{
   uint32_t isrflags   = READ_REG(huart->Instance->SR);
   uint32_t cr1its     = READ_REG(huart->Instance->CR1);
   uint32_t cr3its     = READ_REG(huart->Instance->CR3);
   uint32_t errorflags = 0x00U;
   uint32_t dmarequest = 0x00U;

  /* If no error occurs */
  errorflags = (isrflags & (uint32_t)(USART_SR_PE | USART_SR_FE | USART_SR_ORE | USART_SR_NE));
  if(errorflags == RESET)
  {
    /* UART in mode Receiver -------------------------------------------------*/
    if(((isrflags & USART_SR_RXNE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_RXNEIE) != RESET))
    {
      UART_Receive_IT(huart);
      return;
    }
  }  

  /* If some errors occur */
  if((errorflags != RESET) && (((cr3its & USART_CR3_EIE) != RESET) || ((cr1its & (USART_CR1_RXNEIE | USART_CR1_PEIE)) != RESET)))
  {
    /* UART parity error interrupt occurred ----------------------------------*/
    if(((isrflags & USART_SR_PE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_PEIE) != RESET))
    {
      huart->ErrorCode |= HAL_UART_ERROR_PE;
    }

    /* UART noise error interrupt occurred -----------------------------------*/
    if(((isrflags & USART_SR_NE) != RESET) && ((cr3its & USART_CR3_EIE) != RESET))
    {
      huart->ErrorCode |= HAL_UART_ERROR_NE;
    }

    /* UART frame error interrupt occurred -----------------------------------*/
    if(((isrflags & USART_SR_FE) != RESET) && ((cr3its & USART_CR3_EIE) != RESET))
    {
      huart->ErrorCode |= HAL_UART_ERROR_FE;
    }

    /* UART Over-Run interrupt occurred --------------------------------------*/
    if(((isrflags & USART_SR_ORE) != RESET) && ((cr3its & USART_CR3_EIE) != RESET))
    {
      huart->ErrorCode |= HAL_UART_ERROR_ORE;
    }

    /* Call UART Error Call back function if need be --------------------------*/    
    if(huart->ErrorCode != HAL_UART_ERROR_NONE)
    {
      /* UART in mode Receiver -----------------------------------------------*/
      if(((isrflags & USART_SR_RXNE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_RXNEIE) != RESET))
      {
        UART_Receive_IT(huart);
      }

      /* If Overrun error occurs, or if any error occurs in DMA mode reception,
         consider error as blocking */
      dmarequest = HAL_IS_BIT_SET(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAR);
      if(((huart->ErrorCode & HAL_UART_ERROR_ORE) != RESET) || dmarequest)
      {
        /* Blocking error : transfer is aborted
           Set the UART state ready to be able to start again the process,
           Disable Rx Interrupts, and disable Rx DMA request, if ongoing */
        UART_EndRxTransfer(huart);

        /* Disable the UART DMA Rx request if enabled */
        if(HAL_IS_BIT_SET(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAR))
        {
          CLEAR_BIT(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAR);

          /* Abort the UART DMA Rx channel */
          if(huart->hdmarx != NULL)
          {
            /* Set the UART DMA Abort callback :
               will lead to call HAL_UART_ErrorCallback() at end of DMA abort procedure */
            huart->hdmarx->XferAbortCallback = UART_DMAAbortOnError;
            if(HAL_DMA_Abort_IT(huart->hdmarx) != HAL_OK)
            {
              /* Call Directly XferAbortCallback function in case of error */
              huart->hdmarx->XferAbortCallback(huart->hdmarx);
            }
          }
          else
          {
            /* Call user error callback */
            HAL_UART_ErrorCallback(huart);
          }
        }
        else
        {
          /* Call user error callback */
          HAL_UART_ErrorCallback(huart);
        }
      }
      else
      {
        /* Non Blocking error : transfer could go on.
           Error is notified to user through user error callback */
        HAL_UART_ErrorCallback(huart);
        huart->ErrorCode = HAL_UART_ERROR_NONE;
      }
    }
    return;
  } /* End if some error occurs */

// 这里，就是对Idle中断的处理啊啊啊啊啊！！！
     /* UART in mode Idle -------------------------------------------------*/
    if(((isrflags & USART_SR_IDLE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_IDLEIE) != RESET))
    {
        HAL_UART_IdleCpltCallback(huart);      
      return;
    }  

  /* UART in mode Transmitter ------------------------------------------------*/
  if(((isrflags & USART_SR_TXE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TXEIE) != RESET))
  {
    UART_Transmit_IT(huart);
    return;
  }

  /* UART in mode Transmitter end --------------------------------------------*/
  if(((isrflags & USART_SR_TC) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TCIE) != RESET))
  {
    UART_EndTransmit_IT(huart);
    return;
  }
}

如《STM32 Uart中断接收》所写，要响应RX中断接收，必须使能RX中断；

如《STM32 Uart DMA方式接收数据》所写，要响应DMA接收，必须使能DMA；

要响应IDLE中断，必须使能 IDLE 中断。

看这个USR_UartInit()函数：

void USR_UartInit(void)
{
// 这里是RX中断处理
#ifdef RCV_RXNEIDLE_PROCESS
    pUart4Rx = uart4Rx;      // 指针指向数组
    uart4RxLength = 0;      // 长度初始为0
    HAL_UART_Receive_IT(&huart4, pUart4Rx, 1);    // 使能Rx中断,并设置长度为1,数据置于uart4Rx中，准备接收第一个数据
#endi

// 这里是DMA中断处理;
#ifdef RCV_DMAIDLE_PROCESS
    uart4RxLength = 0;     // 长度初始为0
    HAL_UART_Receive_DMA(&huart4, uart4Rx, UART4_BUF_MAX);    // 使能DMA,最长为1024字节,数据置于uart4Rx中，准备接收一串数据
#endif

    __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart4, UART_IT_IDLE);       // 使能 IDLE中断
}

      这个函数在main()里面，初始化串口和DMA之后调用。

  MX_DMA_Init();
  MX_UART4_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
    USR_UartInit();
  /* USER CODE END 2 */

      在《STM32 Uart中断接收》里面讲了，响应RX中断，最终会到HAL_UART_RxCpltCallback里面处理；

      在《STM32 Uart DMA方式接收数据》里面讲了，响应DMA中断，最终也会到HAL_UART_RxCpltCallback里面处理。

      RX中断接收：来一次中断，指针要后移，指向下一个数据，上一个数据已经接收，数据长度自加，然后再次使能Rx中断，准备接收下一个数据。

      DMA接收：再次使能DMA，准备接收下一串数据。

      DMA产生中断的条件，1.接收满UART_BUF_MAX,2.设置DMA Disable。

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
#ifdef RCV_RXNEIDLE_PROCESS
    pUart4Rx++;    // 指针指向下一个数据,上一个数据接收了,才会产生这次中断
    uart4RxLength++;   // 接收到上一个数据，长度要+1
    HAL_UART_Receive_IT(&huart4, pUart4Rx, 1);    // 继续使能RX中断，准备接收。
#endif

#ifdef RCV_DMAIDLE_PROCESS
    HAL_UART_Receive_DMA(&huart4, uart4Rx, UART4_BUF_MAX);   // DMA产生Complete中断条件:1.接收满UART_BUF_MAX,2.设置DMA Disable。再次使能DMA
#endif
}

      接收完一串数据，接下来，轮到 Idle 中断出手了。

      Idle中断处理，会调用回调函数HAL_UART_IdleCpltCallback()，我们就实现它。

uint8_t RxLenHi, RxLenlo;    // 长度高位，低位
void HAL_UART_IdleCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
        __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(huart);

// RX
#ifdef RCV_RXNEIDLE_PROCESS
    RxLenHi = (uint8_t)(uart4RxLength>>8);
    RxLenlo =  (uint8_t)(uart4RxLength);           
    HAL_UART_Transmit(huart, &RxLenHi, 1, 1000);
    HAL_UART_Transmit(huart, &RxLenlo, 1, 1000);
    HAL_UART_Transmit(huart, uart4Rx, uart4RxLength, 1000);
    pUart4Rx = uart4Rx;       // 接收完一条命令,指针指向数组头,重新接收
    uart4RxLength = 0;         // 长度设置为0
#endif

// DMA
#ifdef RCV_DMAIDLE_PROCESS
    uart4RxLength = UART4_BUF_MAX-__HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_uart4_rx);     // 获取长度
    RxLenHi = (uint8_t)(uart4RxLength>>8);
    RxLenlo =  (uint8_t)(uart4RxLength);
    HAL_UART_Transmit(huart, &RxLenHi, 1, 1000);
    HAL_UART_Transmit(huart, &RxLenlo, 1, 1000);
    HAL_UART_Transmit(huart, uart4Rx, uart4RxLength, 1000);
    __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_uart4_rx);       // DMA计数重载，会产生DMA完成中断，
                                             // 参考RM0033-9.3.13，当DMA关闭时，会产生DMA完成中断
                                            // 参考RM0033-DMA_SxNDTR，当DMA关闭时，重载计数器
#endif
}

      现在，捋一下整个过程：

      RX变长数据接收：

        1. 初始化时使能RX中断，时刻准备着接收数据。

        2. 第一个数据接收，触发RX中断，执行HAL_UART_RxCpltCallback()，函数里，接收的数据指向数组下一个存储空间，接收的长度+1，使能RX中断，准备下一数据接收。

      下一个数据接收，触发RX中断，执行HAL_UART_RxCpltCallback()，函数里，接收的数据指向数组下一个存储空间，接收的长度+1，使能RX中断，准备下一数据接收。

    …… ……

      3. 整条命令接收完成，触发空闲中断，执行行HAL_UART_IdleCpltCallback()，函数里，处理接收到的数据，指针指向uart4Rx[]的第一个数据。

      DMA变长数据接收：

       1. 初始化时使能DMA中断，时刻准备着接收数据。

       2. 有数据，触发DMA事件，有数据，触发DMA事件，有数据，触发DMA事件… … …这个过程是全自动的，不需要我们参与，DMA自动把数据接收了，存进uart4Rx[]里。

    3. 整条命令接收完成，触发空闲中断，执行行HAL_UART_IdleCpltCallback()，函数里，处理接收到的数据， __HAL_DMA_DISABLE()关闭DMA，关闭DMA会引起DMA计数重载，且触发DMA Complete 中断，中断服务例程会执行HAL_UART_IdleCpltCallback()，函数里，使能DMA，准备接收下一条命令。

      重新编译，烧录，运行便可；

      返回的第1个字节，长度高位 0x00，返回的第2个字节，长度低位 0x0B，0x000B = 11，我们发的，正好11字节；

      后面紧跟着 11 22 33 44 55 66 77 88 ff ff 99，就是发送区发的数据。

      STM32收到的数据，是这样处理的。

    HAL_UART_Transmit(huart, &RxLenHi, 1, 1000);      // 发送长度高位
    HAL_UART_Transmit(huart, &RxLenlo, 1, 1000);      //  发送长度低位
    HAL_UART_Transmit(huart, uart4Rx, uart4RxLength, 1000);    // 发送接收到的数据

        等等！这样有没有感觉超麻烦？有没有一种简单的方法，像C语言的printf，直接在串口调试助手输出字符串呢？

       请看下一篇《STM32 Uart 实现printf函数》。

     整个工程及代码呢，请上百度网盘上下载：

     链接：https://pan.baidu.com/s/19usUcgZPX8cCRTKt_NPcfg

     密码：07on

     文件夹：\Stm32CubeMx\Code\UartRx_Any.rar

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