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關於RS485通訊中使用STM32串列埠以DMA方式傳送資料丟失位元組的問題

阿新 • • 發佈：2018-12-01

1、開發平臺

計算機作業系統：WIN7 64位；

開發環境：Keil MDK 5.14；

MCU：STM32F407ZET6；

STM32F4xx韌體庫：STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.4.0；

串列埠除錯助手；

2、問題描述

    在測試用STM32F4xx晶片的串列埠USART1以DMA方式進行RS485收發通訊時，出現數據位元組丟失的現象，一般丟失1～2個位元組。

    出現問題時測試的簡單收發機制：使能串列埠USART1的DMA收發功能，開啟了DMA傳送完成中斷和USART1空閒中斷。通過串列埠除錯助手傳送N個位元組給MCU，當MCU產生USART1空閒中斷時，在USART1空閒中斷服務程式中將DMA接收到的N個位元組資料從接收快取拷貝到傳送快取，準備好資料後，RS485切換為傳送模式，通過啟動一次DMA傳送，將N個位元組資料原樣回送到串列埠除錯助手。最後，在DMA傳送完成中斷服務程式中判斷到有DMA傳送完成標誌TCIF7置位時，立即將RS485再次切換為接收模式。

3、原因分析

        在STM32F4xx英文參考手冊(RM0090)中，USART章節的使用DMA傳送小節給出瞭如下時序圖：

        由圖可見，當DMA將第3個位元組Frame 3寫到USART資料暫存器USART_DR時，TX線上才剛準備出現第2個位元組Frame 2的時序，並且DMA傳送完成中斷標誌在TX線還未出現第2個位元組Frame 2時序時就由硬體置1了，所以，如果軟體中在DMA傳送完成中斷服務程式中檢測到DMA TCIF標誌置1後馬上將RS485切換為接收模式，則後面的位元組資料將會丟失。

        所以，需要讓資料位元組不丟失的話，必須讓所有位元組（包括位元組的停止位）在TX線上穩定傳送完成後，才能將RS485切換為接收模式。

4、解決方法

        如上圖所示，有一個關鍵點是：當所有位元組（包括位元組的停止位）在TX線上穩定傳送完成後，串列埠傳送完成標誌（TC flag）置1。所以，有兩個解決方法：

      方法一：用DMA傳送完成中斷，不用USART1傳送完成中斷。在DMA傳送完成中斷服務程式中檢測到有TCIF7置1時，再等待USART1傳送完成標誌TC置1，直到USART1傳送完成標誌TC置1後，清零USART1傳送完成標誌TC，然後再將RS485切換為接收模式。

      方法二：用USART1傳送完成中斷，不用DMA傳送完成中斷。在USART1中斷服務程式USART1_IRQHandler()中，檢測到有USART1傳送完成標誌TC置1時，清零USART1傳送完成標誌TC，並且要清零DMA傳送完成標誌DMA_FLAG_TCIF7，最好同時清零DMA_FLAG_FEIF7、DMA_FLAG_DMEIF7、DMA_FLAG_TEIF7 、DMA_FLAG_HTIF7，然後再將RS485切換為接收模式。

      方法三：用DMA傳送函式中的，傳送資料長度進行+2處理，即可解決此問題。（本人專案實際使用方法）

5、參考原始碼


方法一：用DMA傳送完成中斷

 

/*-------------------------------------------------------------------------------------- 
函式名稱:void USART_DMA_SendStart(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx, u16 m_u16SendCnt)
函式功能:串列埠USART1啟動一次DMA傳輸函式  
入口引數:DMA_Stream_TypeDef DMA_Streamx - DMA資料流(DMA1_Stream0~7/DMA2_Stream0~7);
         u16 m_u16SendCnt - 待傳輸資料位元組數
出口引數:無
說    明:無
---------------------------------------------------------------------------------------*/
void USART_DMA_SendStart(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx, u16 m_u16SendCnt)  
{    
    u16 l_u16RetryCnt = 0;
    
    DMA_Cmd(DMA_Streamx, DISABLE);                      //關閉DMA傳輸           
    while ((DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE) && (l_u16RetryCnt++ < 500));    //等待DMA可配置    
    DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Streamx, m_u16SendCnt);  //資料傳輸量        
    DMA_Cmd(DMA_Streamx, ENABLE);                          //開啟DMA傳輸   
}        
 
/*-------------------------------------------------------------------------------------- 
函式名稱:void USART1_DMA_SendNByte(u8 *m_pSendBuf, u16 m_u16SendCnt) 
函式功能:串列埠USART1以DMA方式傳送多位元組函式  
入口引數:u8 *m_pSendBuf - 待發送資料快取, u16 m_u16SendCnt - 待發送資料個數
出口引數:無
說    明:無
---------------------------------------------------------------------------------------*/  
void USART1_DMA_SendNByte(u8 *m_pSendBuf, u16 m_u16SendCnt)  
{    
    memcpy(G_u8Usart1SendBuf, m_pSendBuf, m_u16SendCnt);      
    USART_DMA_SendStart(DMA2_Stream7, m_u16SendCnt); //啟動一次DMA傳輸      
}  
  
/*-------------------------------------------------------------------------------------- 
函式名稱:void DMA2_Stream7_IRQHandler(void) 
函式功能:串列埠USART1以DMA方式傳送完成中斷服務程式  
入口引數:無
出口引數:無
說    明:無
---------------------------------------------------------------------------------------*/
void DMA2_Stream7_IRQHandler(void)  
{    
    if(DMA_GetFlagStatus(DMA2_Stream7, DMA_FLAG_TCIF7) != RESET)    //DMA傳送完成？  
    {   
        DMA_ClearFlag(DMA2_Stream7, DMA_FLAG_TCIF7 | DMA_FLAG_FEIF7 | 
                      DMA_FLAG_DMEIF7 | DMA_FLAG_TEIF7 | DMA_FLAG_HTIF7);     //清除標誌位            
        
        while(!USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC));    //等待USART1傳送完成標誌TC置1
        USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);     //清除傳送完成標誌
        
        RS485_Recv();        //切換為RS485接收模式        
    }  
}
 
/*-------------------------------------------------------------------------------------- 
函式名稱:void USART1_IRQHandler(void)
函式功能:USART串列埠1中斷服務程式  
入口引數:無
出口引數:無
說    明:無
---------------------------------------------------------------------------------------*/
void USART1_IRQHandler(void)  
{  
    u16 l_u16Temp = 0;
    
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET)    //若有空閒中斷  
    {  
        DMA_Cmd(DMA2_Stream5, DISABLE); //關閉DMA2_Stream5,防止處理期間有資料 
        
        DMA_ClearFlag(DMA2_Stream5, DMA_FLAG_TCIF5 | DMA_FLAG_FEIF5 | 
                      DMA_FLAG_DMEIF5 | DMA_FLAG_TEIF5 | DMA_FLAG_HTIF5);     //清除標誌位        
  
        //清除USART匯流排空閒中斷標誌(只要讀USART1->SR和USART1->DR即可)
        l_u16Temp = USART1->SR;         
        l_u16Temp = USART1->DR;
          
        G_u16CommRecvLen = USART1_RECV_MAXLEN - DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Stream5);     //求出接收到資料的位元組數 
        if(G_u16CommRecvLen <= USART1_RECV_MAXLEN)
        {
            RS485_Send();        //RS485傳送模式
            USART1_DMA_SendNByte(G_u8Usart1RecvBuf, G_u16CommRecvLen);    //回送接收到的資料
        }
          
        DMA_SetCurrDataCounter(DMA2_Stream5, USART1_RECV_MAXLEN);  //設定傳輸資料長度
        DMA_Cmd(DMA2_Stream5, ENABLE);     //使能DMA2_Stream5  
    }     
}


方法二：用USART1傳送完成中斷


/*-------------------------------------------------------------------------------------- 
函式名稱:void USART_DMA_SendStart(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx, u16 m_u16SendCnt)
函式功能:串列埠USART1啟動一次DMA傳輸函式  
入口引數:DMA_Stream_TypeDef DMA_Streamx - DMA資料流(DMA1_Stream0~7/DMA2_Stream0~7);
         u16 m_u16SendCnt - 待傳輸資料位元組數
出口引數:無
說    明:無
---------------------------------------------------------------------------------------*/
void USART_DMA_SendStart(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx, u16 m_u16SendCnt)  
{    
    u16 l_u16RetryCnt = 0;
    
    DMA_Cmd(DMA_Streamx, DISABLE);                      //關閉DMA傳輸           
    while ((DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE) && (l_u16RetryCnt++ < 500));    //等待DMA可配置    
    DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Streamx, m_u16SendCnt);  //資料傳輸量        
    DMA_Cmd(DMA_Streamx, ENABLE);                          //開啟DMA傳輸   
}        
 
/*-------------------------------------------------------------------------------------- 
函式名稱:void USART1_DMA_SendNByte(u8 *m_pSendBuf, u16 m_u16SendCnt) 
函式功能:串列埠USART1以DMA方式傳送多位元組函式  
入口引數:u8 *m_pSendBuf - 待發送資料快取, u16 m_u16SendCnt - 待發送資料個數
出口引數:無
說    明:無
---------------------------------------------------------------------------------------*/  
void USART1_DMA_SendNByte(u8 *m_pSendBuf, u16 m_u16SendCnt)  
{    
    memcpy(G_u8Usart1SendBuf, m_pSendBuf, m_u16SendCnt);      
    USART_DMA_SendStart(DMA2_Stream7, m_u16SendCnt); //啟動一次DMA傳輸      
}
 
/*-------------------------------------------------------------------------------------- 
函式名稱:void USART1_IRQHandler(void)
函式功能:USART串列埠1中斷服務程式  
入口引數:無
出口引數:無
說    明:無
---------------------------------------------------------------------------------------*/
void USART1_IRQHandler(void)  
{  
    u16 l_u16Temp = 0;
    
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET)    //若有空閒中斷  
    {  
        DMA_Cmd(DMA2_Stream5, DISABLE); //關閉DMA2_Stream5,防止處理期間有資料     
        DMA_ClearFlag(DMA2_Stream5, DMA_FLAG_TCIF5 | DMA_FLAG_FEIF5 | 
                      DMA_FLAG_DMEIF5 | DMA_FLAG_TEIF5 | DMA_FLAG_HTIF5);//清零標誌位         
  
        //清除USART匯流排空閒中斷標誌(只要讀USART1->SR和USART1->DR即可)
        l_u16Temp = USART1->SR;         
        l_u16Temp = USART1->DR;
          
        G_u16CommRecvLen = USART1_RECV_MAXLEN - DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Stream5);     //求出接收到資料的位元組數 
        if(G_u16CommRecvLen <= USART1_RECV_MAXLEN)
        {
            RS485_Send();        //RS485傳送模式
            USART1_DMA_SendNByte(G_u8Usart1RecvBuf, G_u16CommRecvLen);
        }
          
        DMA_SetCurrDataCounter(DMA2_Stream5, USART1_RECV_MAXLEN);  //設定傳輸資料長度
        DMA_Cmd(DMA2_Stream5, ENABLE);     //使能DMA2_Stream5  
    } 
 
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC) != RESET)    //若有傳送完成中斷  
    {  
        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_TC);    //清除USART1傳送完成中斷標誌
        DMA_ClearFlag(DMA2_Stream7, DMA_FLAG_TCIF7 | DMA_FLAG_FEIF7 | 
                      DMA_FLAG_DMEIF7 | DMA_FLAG_TEIF7 | DMA_FLAG_HTIF7);//清零標誌位
            
        RS485_Recv();        //切換為RS485接收模式
    }    
}

方法三：傳送長度➕2

/*****************************呼叫函式**************************/										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傳送函式**************************/	
/*usart1 通過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、宣告

   三種方法中，方法一在中斷裡面等待白白耗費了時間。方法二是個不錯的方案。方法三方便快捷，最為簡單。
 

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