如何解决STM32的串口在全双工模式下会出现锁死问题？

  一，因何用之？

  之前曾经写过一篇《关于CubeMX的串口全双工接收发送锁死的问题》的文章，讨论了STM32的串口在全双工模式下会出现锁死问题的现象。当时的解决办法是在串口接收中断中加入解锁机制，貌似临时解决了这个问题。但这几天程序不知道怎么回事，又开始频繁地出现死机现象，而且仿真的时候会进入HardFault()。
  二，缘何致之？

  

   最让人头疼的问题就是大部分时间里没有问题。
                      ———— mickey35
  

  死机的现象总是在意想不到的情形下发生，可能刚下载完程序就出现了；或者正常跑了好几天才出现。所以，为了寻找死机的原因，采取了以下两种方式：
  

   1，缩短任务执行的延时，加重MCU负担。此举可使死机的概率大幅提高。（仔细想来，之前貌似解决问题的时候，MCU的负担并不是很重，之后可能任务加多了，矛盾也就凸显出来了）
2，在网上找到的调试HardFault()问题的办法。除去检查数组越界和堆栈溢出之外，最简单的办法就是在HardFault()处添加断点，之后在监视窗查看调用代码就可以找到调用HardFault()的代码了。（经过博主实验，这个方法并非百试百灵，大部分情况下都跳到“MOVS r0，r0”去了，多试几次才可能找到罪魁祸首）
  

  
  

  

  总之，经过一番调试之后，发现最可能的调用函数是HAL_UART_Receive_IT

  

  

  个人猜测，因为串口数据来的非常快（115200），串口中断调用频繁，导致出现数据溢出，串口锁死，串口状态异常等等各种情况，最终进入硬件错误中断，然后导致死机。顺便一提，博主的板子上跑的是Freertos，其中一个任务负责LCD的显示，LCD的默认刷新率是50Hz，但有时候会出现明显的掉帧，甚至稳定只有十几Hz，这从侧面印证存在某个极其占用资源的任务，MCU负担过重。
  三，如何为之？

  单字节接收，中断保存数据，关键字节开始处理数据是从51时代就延续下来，专门处理串口接收数据的办法，但似乎在STM32上已经不好适应了。对于STM32这种提供了丰富外设和功能的芯片，串口接收也可以尝试一下一些新的方式，比如DMA+空闲中断接收。
  仍然采用STM32CubeMX来创建工程，请忽略掉我的板子上那几个LED灯的配置。

  

  

  
  

  

  
  

  

  
  

  

  
  

  

  
  

  

  
  

  

在main.c里新建全局变量


uint8_t usart1_rx_flag = 0;
uint8_t usart1_rx_buffer[128];
uint8_t usart1_tx_buffer[128];
uint16_t usart1_tx_len = 0;


main函数中开启DMA接收和空闲中断：


void main(void)
{
        ...
        /* USART1接收 */
        if(HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,(uint8_t *)&usart1_rx_buffer,128) != HAL_OK)        Error_Handler();
        /* 开启空闲接收中断 */
        __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE);
        ...
}


在usart.c文件中添加处理空闲中断的回掉函数(2020.10.24修改此处代码)：


/* 串口接收空闲中断 */
void UsartReceive_IDLE(UART_HandleTypeDef *huart)  
{
        uint16_t i = 0;
       
    if((__HAL_UART_GET_FLAG(huart,UART_FLAG_IDLE) != RESET))  
    {
                if(huart->Instance == USART1)
                {
                        __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(huart);
                        i = huart->Instance->SR;
                        i = huart->Instance->DR;
                        i = hdma_usart1_rx.Instance->CNDTR;
                        /* 这里以前使用HAL_UART_DMAStop(huart)，但这个函数会导致TX的DMA被关闭，小概率DMA发送会丢数据 */
                        /* 2020.10.24 修改为HAL_UART_AbortReceive(huart)，对应DMA发送也需要做一些处理 */
                        HAL_UART_AbortReceive(huart);
                       
                        /* 此处处理数据，主要是拷贝和置位标志位 */
                        if(usart1_rx_flag == 0)
                        {
                                memcpy(usart1_tx_buffer,usart1_rx_buffer,(128 - i));
                                usart1_rx_flag = 1;
                        }
                       
                        /* 清空缓存，重新接收 */
                        memset(usart1_rx_buffer,0x00,128);
                        HAL_UART_Receive_DMA(huart,(uint8_t *)&usart1_rx_buffer,128);
                }
    }
}  


在stm32f1xx_it.c中的中断入口点处添加空闲中断检查：


void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
        /* HAL库好像没有处理空闲中断的代码，需自己添加 */
        if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE))
        {
                UsartReceive_IDLE(&huart1);
        }
  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */


  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}


在主循环中加入检查标志位和发送数据的代码：


/* USART_Task function */
void USART_Task(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN USART_Task */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
          if(usart1_rx_flag == 1)
          {
                  dma_send(usart1_tx_buffer,usart1_tx_len);
                  usart1_rx_flag = 0;
          }
    osDelay(1);
  }
  /* USER CODE END USART_Task */
}
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版权声明：本文为CSDN博主「mickey35」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/mickey35/article/details/78521311
    最终测试结果如下：
  
  

  

  

   此处只是一个DEMO,单纯做了一个回环测试，但在实际项目使用中确实极大减轻了MCU的负担，目前暂时没有因为这种方式的串口接收导致的死机。但在接收一些超长的数据时，需要极大的缓存区。正在考虑是否可以同时开启串口接收中断和DMA接收中断。。。
  

  老的DEMO链接
bug修复版DEMO下载地址
    2020.10.24 PS:

  评论区一位老哥发现了代码中存在的一处bug:
当DMA空闲中断触发时，会调用HAL_UART_DMAStop()。此时，如果DMA正在发生数据，会被强制关闭，导致发送数据出现缺失。
  串口空闲中断回调函数的修改，见前文。
DMA发送函数中，根据huart句柄的gState，决定是否调用HAL_UART_AbortTransmit()。防止出现因状态未被复位，导致无法发送的情况，具体实现方式如下：

void dma_send(unsigned char *buffer,unsigned int length)
{
    //等待上一次的数据发送完毕
    while(HAL_DMA_GetState(&hdma_usart1_tx) == HAL_DMA_STATE_BUSY);


        /* 2020.10.24 防止出现因状态未被复位，导致无法发送的情况(过去由HAL_UART_DMAStop()关闭，现在。。。) */
        if(huart1.gState != HAL_UART_STATE_READY)        HAL_UART_AbortTransmit(&huart1);
       
    /* 关闭DMA */
    __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_usart1_tx);


    //开始发送数据
    HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,buffer,length);
}