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STM32 串口多字节通讯

STM32 串口多字节通讯

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在STM32中实现串口多字节通信(如接收数据帧),需结合中断/DMA和缓冲区管理。以下是关键步骤和示例代码(使用HAL库):

核心步骤

  1. 初始化串口(波特率、数据位、校验位等)
  2. 创建接收缓冲区
  3. 开启中断/DMA接收
  4. 解析接收数据(帧头/帧尾/长度校验)

示例代码(中断模式)

// 1. 定义接收参数
#define RX_BUF_SIZE 64    // 缓冲区大小
#define FRAME_HEAD 0xAA   // 帧头标识
#define FRAME_TAIL 0x55   // 帧尾标识

uint8_t rx_buf[RX_BUF_SIZE];  // 接收缓冲区
volatile uint16_t rx_index = 0; // 接收位置索引
volatile uint8_t frame_flag = 0; // 完整帧标志

// 2. 初始化串口(以USART2为例)
void UART_Init(void) {
  huart2.Instance = USART2;
  huart2.Init.BaudRate = 115200;
  huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  HAL_UART_Init(&huart2);

  // 开启接收中断
  HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &rx_buf[0], 1); // 启动单字节接收
}

// 3. 中断回调函数
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
  if(huart == &huart2) {
    // 检查帧头
    if(rx_index == 0 && rx_buf[0] != FRAME_HEAD) {
      rx_index = 0; // 帧头错误则重置
    } 
    else {
      rx_index++;
      // 检查帧尾(至少3字节: 头+数据+尾)
      if(rx_index >= 3 && rx_buf[rx_index-1] == FRAME_TAIL) {
        frame_flag = 1; // 设置完整帧标志
        HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &rx_buf[0], 1); // 重启接收(从头开始)
        rx_index = 0;
        return;
      }
    }

    // 防止溢出
    if(rx_index >= RX_BUF_SIZE) rx_index = 0;

    // 继续接收下一个字节
    HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &rx_buf[rx_index], 1);
  }
}

// 4. 主循环处理
while(1) {
  if(frame_flag) {
    frame_flag = 0;

    // 示例:回传数据(去掉头尾)
    uint8_t data_len = rx_index - 2;
    HAL_UART_Transmit(&huart2, &rx_buf[1], data_len, 100);

    // 实际应用中这里进行数据解析
    // process_data(rx_buf+1, data_len);
  }
}

关键点说明

  1. 帧结构
    0xAA + 数据 + 0x55(可根据需求自定义协议)
  2. 错误处理
    • 帧头校验失败时重置接收
    • 缓冲区溢出保护
  3. 中断效率
    单字节中断接收简单可靠,适用于中低速通信(≤1Mbps)
  4. 替代方案
    • DMA+空闲中断:高效接收不定长数据(推荐高速通信)
      HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart2, rx_buf, RX_BUF_SIZE);
    • 环形缓冲区:避免数据覆盖(需自行实现)

增强建议

  1. 添加CRC校验
    在帧尾前加入校验字节:
    uint8_t crc = calculate_crc(&rx_buf[1], data_len-1);
    if(crc != rx_buf[data_len]) // 校验失败处理
  2. 双缓冲区机制
    在处理数据时切换到备用缓冲区,避免数据丢失
  3. 超时检测
    使用定时器判断帧接收超时:
    // 在中断中重置计时器
    g_uart_timeout = 0;
    // 主循环中检查
    if(g_uart_timeout++ > 1000) rx_index = 0; 

? 重要提示

  1. 在CubeMX中需使能串口全局中断(NVIC Settings)
  2. 中断函数执行时间应尽量短
  3. 访问共享变量(如rx_index)时注意临界区保护

实际项目建议使用DMA+空闲中断方案(通过HAL_UARTEx_RxEventCallback处理数据),可显著降低CPU负载并提高可靠性。

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