串口工作在DMA模式下有时接收异常 ' |* m) o( H8 Z7 x8 s4 X前言 客户反馈在使用STM32F205的串口工作在DMA模式时,有时能够接收数据,有时完全没有数据,但如果换成中断模式来接收又能100%正常收到数据。% s9 @7 O) t* \6 H 2 P- Z) R) Z% Q3 A; \ 一 复现现象% Y/ t, f6 H0 j w: ~5 \$ r0 ~0 e 问题背景 与客户沟通,客户使用的是STM32F2标准库V1.1.0,串口波特率为1.408Mbps,不经过串口RS232,直接连接主CPU和从MCU(STM32F205)的串口发送和接收引脚,如下图所示:4 g1 F/ E* n% C7 ^, o 8 i0 p9 z0 y# d; G5 q & _: u" P& J t9 c$ z' h 尝试重现问题4 X8 B0 K `( i 由于客户使用的是主从架构,实验采用两块STM3220G-EVAL评估板来重现现象。一块用来不间断发送串口数据,另一块采用串口DMA进行接收,直接通过杜邦线连接串口PIN脚并共地,不使用评估板上的RS232收发器。接收端使用STM32F2xx_StdPeriph_Examples\ USART\USART_TwoBoards的示例代码。代码片段如下: " z8 V0 H2 Z4 f5 [! I& r USART_Config()函数如下: ; G9 J8 N5 P1 A! i! x : G# D0 r* \% a2 r1 |: y ! b: z. H* q( x' Z 按如上代码,有如下现象:" h+ S7 Y2 ~0 _2 l2 L. X 1 代码不做修改,若先启动接收端MCU再启动发送端MCU,接收端MCU的串口能正常接收。2 R( n* g& F6 k6 E6 ?0 _ 2代码不做修改,若先启动发送端MCU再启动接收端MCU,接收端MCU的串口100%接收异常。" T6 {2 p8 X; x; H" P K1 a 3 修改发送端代码,改为发送端MCU串口每1秒间隔发送一次,则无论启动顺序如何,接收端MCU的串口都能正常。5 C4 t: M0 ~) m% |% D/ Q2 \ 二 程序分析 由上述代码可知,程序是先在USART_Config()函数函数内初始化串口并使能,然后再在接下来的main函数的while循环内初始化DMA并使能。这个是标准库内附带的示例代码,咋一看没什么问题,但仔细一想,针对用户的使用场景,这里就会产生一个问题:由于用户的主CPU有可能在从MCU启动之前就已经有可能启动,那么在这种情况下,在初始化完串口并使能后,到DMA使能之前这段时间内,若主CPU向从MCU发送串口数据,从MCU是否能正确接收?/ P3 z3 O/ P! L . M4 X/ G1 i' L' p% V. z 从上述测试代码的结果2可以得出,若在串口初始化并使能后到DMA使能之前有数据来,MCU是不能接收的,经进一步调试,发现此时数据寄存器USART_DR存在一个数据,且在状态寄存器USART_SR中ORE值1,由此可知,串口的接收寄存器中已经接收到一个数据,但是后面的数据又来了,由于数据寄存器中的数据没有及时转移走(此时DMA还没有开启),从而导致后面的数据无法存入,所以产生了上溢错误(ORE),而一旦产生上溢错误后,就无法再触发DAM请求,及时之后再启动DMA也不行,无法触发DMA请求就无法将数据寄存器内的数据及时转移走,如此陷入死锁,这就是串口无**常接收的原因。这时反观一下代码的结果3,这又将做如何解释? 仔细查看测试结果3,发现这个发送端每1秒间隔发送一次,那么就会存在这个一个概率,这个发送的时间点是否刚好在接收端MCU的串口初始化并使能和DMA使能之间还是之后,这个时间窗口非常关键,如果刚好在时间窗,那么串口接收就不正常,如果在这个时间窗之后,串口接收就能正常。由于测试代码采用的是1秒间隔,对于MCU来说这个是非常大的时间长度,还是很小概率能碰中这个时间窗的,因此,测试结果看起来是都能正常,实际严格来说,还是存在刚好碰中的可能。如果间隔时间缩短,那个碰中的几率就增大。由此看来,这也就能解释测试结果3了,也能解释客户提到的有时正常有时不正常的现象了。) {1 j5 w: o" I0 Y$ C4 A 三 问题处理0 [4 r7 N8 v1 C! M! L+ A 处理有两种方法,第一种方法是在使能DMA后,及时将数据寄存器DR中的数据清除掉,如下代码所示: ! c4 a7 B" \* i 这里是使用读DR的方法来清除的,从参考手册中也提到使用这种方法来清除ORE标志: 2 v7 f& C7 t& g 第一种方法类似于一种纠错措施,下面介绍另一种推荐的方法,如下代码所示: 如上所示,可以先使能DMA再使能串口,这样就彻底不存在那个时间窗了,不管数据何时过来能能被DAM及时转走。这个是推荐的解决方法。 四 结论 标准库中的示例代码一般来说只供参考,对于大部分情况来说都是能正常工作的,但偶尔也会出现不适用的情况,此时更需要我们针对问题进行思考分析,进一步找到原因才能解决问题。对于串口使用DMA来接收的情况,这里建议一定要先使能DMA,最后使能串口,这样就能避免类似问题出现了。 2 j0 D' m5 [' c6 v1 z' ?# W) v 文档下载地址: https://www.stmcu.org.cn/document/detail/index/id-217182* i% X; x1 \5 L/ Q% Q$ F4 o' K) c + K& d+ q! f, @" r 实战经验汇总: https://www.stmcu.org.cn/module/forum/thread-576401-1-1.html5 c- ^. O7 r9 A$ K" @ |
这个属于应用层代码调用顺序问题,为什么要更新库?看懂了再说话
你可以在DMA发送完成后检查一下串口是否空闲,因为DMA发送完了之后串口还要1到2个字节的时间,判断下串口发送完成标志位就好了