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STM32L051测试（五、串口测试 — 与Enocean模块通讯问题）

矜辰所致发表于 2022/09/29 10:43:22 2022/09/29

【摘要】 STM32L051测试第五课，串口的使用 .... by 矜辰所致

STM32L051测试 第五课，串口的使用      ....  by 矜辰所致
..添加目录栏目 
..调整文章格式，增加串口接收卡死处理说明

前言

早些时候写的一些测试记录的文章，并没有完全是以那种教材的方式写的，所以相对于最新的文章，整体格式框架可能没那么好。

好消息是，博主是实打实的实际应用记录，每次遇到问题会来重新更新文章，做新的记录！

经过前面一段时间的测试，我们把STM32L051 的需要用到的基本功能都测试过了，这次我们得把产品替换成L051了。

基本的IO使用都没问题，数据存储EEPROM和flash也没有问题，测试过正常用就可以了（实际上后来 EEPROM折腾了好久），在串口的使用上，也需要测试一下。

这里贴的代码是我测试流程使用过的代码，当时的文章以记录各种测试数据为主，仅供参考！

本系列博文目录：

STM32L051测试（一、使用CubeMX生成工程文件 — ST系列芯片通用）
STM32L051测试（二、开始添加需要的代码）
STM32L051测试（三、I2C协议设备的添加测试）
STM32L051测试（四、Flash和EEPROM的读写）

一、串口接收处理的几种方式

1.1 串口接收发送不定长度的数据（非DMA方式）

以前在在标准库STM32F103标准库的使用上用到的IDLE中断接收一帧数据，测试用起来确实好用

void USART2_IRQHandler(void)                	//串口2中断服务程序
	{
	u8 clear=clear;	   //消除编译器没有用到的提醒

	//USART_ClearFlag(USART2,USART_FLAG_TC);
		if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)  
		{
			USART_RX_BUF[RX_Data++] = USART2->DR;
		}
		else if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_IDLE) != RESET)		  
		{
		 	clear=USART2->SR; //读SR寄存器	可以清空寄存器
        	clear=USART2->DR; //读DR寄存器（先读SR寄存器，再读DR，为了清除IDLE中断）						
	        ReceiveState=1;	  //标记接收到了一帧数据
		}
 }

不需要自己做延时处理，在某些情况下，比如通讯模块的串口3使用中，还是用到了延时处理，具体就是判断串口是否接收到一个字节的数据？如果接收到一个字节的数据，那么延时一定时间，一般是几毫秒（这个延时时间就是干等，等待这一串数据全部接收完成，所以这个时间需要实际使用中不同的测试优化，干等时间太长了不太合理，太短数据接收不完全处理起来会出错），如下：

RETURN_TYPE blue_getTelegram(TEL_RADIO_TYPE *pu8RxRadioTelegram, TEL_PARAM_TYPE *pu8TelParam)
{
//	uint8 i=0;
	uint8 u8CRC = 0;
	uint8 u8Count = 0; 
	uint8 TmpVal = 0;
	uint8 DATA_LEN = 0;
	uint8 n = 0;
	uint8 HEADER_BYTES[4];
	uint8 DatBuf[30] = {0};
	u8state = GET_SYNC_STATE;
	if (Read_pt != Enocean_Data){
		delay_ms(7);  //这里的等待就是干等！从收到第一个字节开始干等
		while (Read_pt != Enocean_Data)
		{
			TmpVal = USART_Enocean_BUF[Read_pt++];
			if(Read_pt >= 100)                        //定义缓存大小，测试时候用100直接替代
			  Read_pt = 0;
			switch(u8state)
			...

自己也使用过环形缓冲区等一些方式进行优化，可能目前的处理方式能够满足大部分功能需求，所以也没有确实的花心思正真去测试优化一个环形缓冲区的使用。

那么现在再L051下面，我们怎么来使用 IDLE 中断呢？当然我先去网上查找了大神们的各种帖子，然后还是得自己修改一下程序，来一步一步做测试，先回到串口接收简单的测试：

if(test_data != Enocean_Data){
        HAL_Delay(7);
        // printf("Enocean_Data ID is: 0x %d  test_data is : 0x%d \r\n",Enocean_Data,test_data);
        if(Enocean_Data > 10){
          HAL_UART_Transmit(&huart1,USART_Enocean_BUF, Enocean_Data,0xFFFF); //将串口3接收到的数据通过串口1传出 
        }      
        memset(USART_Enocean_BUF, 0, sizeof(USART_Enocean_BUF));   //清空缓存区 
        Enocean_Data=0;
        // (&hlpuart1)->pRxBuffPtr = &USART_Enocean_BUF[Enocean_Data];//用下面的简洁，数组名就可以当做指针用
        (&hlpuart1)->pRxBuffPtr = USART_Enocean_BUF;//这一句很重要，没有这一句，后面接收会出错
    }
    }

在主函数初始化串口后，有这么一句，打开串口中断（这里的中断可不可以理解为打开IT中断）

 HAL_UART_Receive_IT(&hlpuart1, (uint8_t *)&USART_Enocean_BUF[0], 1);

现在我们要开启IDLE中断

 __HAL_UART_ENABLE_IT(&hlpuart1,UART_IT_IDLE);
  HAL_UART_Receive_IT(&hlpuart1, (uint8_t *)&USART_Enocean_BUF[0], 1);

在stm32l0xx_it.c中找到 LPUART1_IRQHandler函数，因为所有中断先是进入 stm32l0xx_it.c 中相应的IRQHandler函数中，调用对应函数，最后才会进入到自己设置的 Callback函数中，我们这次测试直接在void LPUART1_IRQHandler(void)函数中系统设置的函数前写一个实现 IDLE中断后操作的函数：

void LPUART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN LPUART1_IRQn 0 */
  if((__HAL_UART_GET_FLAG(&hlpuart1,UART_FLAG_IDLE) != RESET))
  {
    		__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&hlpuart1);
        ReceiveState = 1;   
  }
  /* USER CODE END LPUART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&hlpuart1);
  /* USER CODE BEGIN LPUART1_IRQn 1 */

  /* USER CODE END LPUART1_IRQn 1 */
}

用 ReceiveState 来标志是否接受到了一串数据，然后打印函数变成

 if(ReceiveState == 1){
        ReceiveState = 0;      
        HAL_UART_Transmit(&huart1,USART_Enocean_BUF, Enocean_Data,0xFFFF); //将串口3接收到的数据通过串口1传出            
        memset(USART_Enocean_BUF, 0, sizeof(USART_Enocean_BUF));   //清空缓存区 
        Enocean_Data=0;
        (&hlpuart1)->pRxBuffPtr = USART_Enocean_BUF;//这一句很重要，没有这一句，后面接收会出错
    }

结果，数据异常，就是收不全，结尾会有问题，明天得继续测试优化了，先上个正常的接收，这是上面用HAL_Delay(7)测试得到的正常结果。

实际测试，数据会断接收不全，考虑了一下，是否本身我的通讯模组串口给MCU的时候一包数据就是分两次发送（其实就是一包数据中间有个时间会长一点，然后MCU判定为2帧数据，每次能够收到开头的一段），
我测试的打印函数每次收到一包数据，都会把数据全部打印出来，然后清空缓存区，所以下一包数据直接被清掉了，因为在进行输出的过程，可能下一包的数据中断进来了，为了验证一下，还是加上了一个延时，代码改成如下：

if(ReceiveState == 1){
        HAL_Delay(7); //测试，重要
        ReceiveState = 0;      
        HAL_UART_Transmit(&huart1,USART_Enocean_BUF, Enocean_Data,0xFFFF); //将串口3接收到的数据通过串口1传出            
        memset(USART_Enocean_BUF, 0, sizeof(USART_Enocean_BUF));   //清空缓存区 
        Enocean_Data=0;
        (&hlpuart1)->pRxBuffPtr = USART_Enocean_BUF;//这一句很重要，没有这一句，后面接收会出错
    }

发现加上延时后，数据就正常了……，其实中途测试的时候在IDLE中断处理时候，我打印过测试语句，发现我正常的一包数据，都会打印2次测试语句，也进一步的证实了，测试模块给MCU的正常的一包数据会被MCU认为是 2帧数据。
那么我们怎么来解决这个问题呢，还是直接加一个ms延时吗？至少IDLE中断在这里用不了，一帧数据会触发2次中断，可能和通讯模块有关，因为以前测试的时候也遇到过类似情况。

但至少IDLE中断我们可以用起来，在这里做一个小结：
1、正常初始化串口以后，打开IDLE中断：

__HAL_UART_ENABLE_IT(&hlpuart1,UART_IT_IDLE);

这个语句可以放在串口初始化函数MX_LPUART1_UART_Init中，也可以放在main函数后面，看个人习惯；

2、在stm32l0xx_it.c 文件中响应的中断相应函数LPUART1_IRQHandler 中加入关于IDLE中断的处理于语句：

void LPUART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN LPUART1_IRQn 0 */
  
  /* USER CODE END LPUART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&hlpuart1);
  /* USER CODE BEGIN LPUART1_IRQn 1 */
  if((__HAL_UART_GET_FLAG(&hlpuart1,UART_FLAG_IDLE) != RESET))
  {
    usartreceive_IDLE(&hlpuart1);
  }
  /* USER CODE END LPUART1_IRQn 1 */
}

/* USER CODE BEGIN 1 */
void usartreceive_IDLE(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  __HAL_UART_CLEAR_IT(&hlpuart1,UART_CLEAR_IDLEF); //清除中断
  // HAL_UART_AbortReceive_IT(huart); //终止接收
  ReceiveState = 1;
}

用一个标志位表示收到了一帧数据，即便这个一帧不完全，也至少表示收到一段数据了，这里不能加
HAL_UART_AbortReceive_IT(huart); //终止接收，因为IT中断可以继续接收，如果终止了，数据处理不够及时，下一帧数据就收不到了。

3、最后通过判断标志位 ReceiveState 来处理数据，一般情况下直接处理，特除情况，在标志位至1 后，刻意的等待几个毫秒，等待数据接收完全再处理。

！！！最后移植又发现一个问题
代码中 #define ID_blueNum 44

	printf("Enocean_Data is :%d Read_pt is :%d\n\r",Enocean_Data,Read_pt);
	printf("send command !\r\n");
	COMMAND_GetmoduleID();
	// HAL_Delay(10);	//7ms不够	
	while ((Enocean_Data - Read_pt) < ID_blueNum);//加了这句不需要加上面的延时，这句就是等待,这句很重要，能够过滤掉不相关的报文
	// while ((Enocean_Data - Read_pt) < ID_blueNum){
	// 	HAL_UART_Receive_IT(&hlpuart1, &USART_Enocean_BUF[Enocean_Data], 1);
	// }//2021/8/11  不是很懂为什么这里这个while等待必须得加点东西
	printf("Enocean_Data is :%d Read_pt is :%d\n\r",Enocean_Data,Read_pt);

如果按照上面的代码，会一直卡在这里过不去，其实就是while ((Enocean_Data - Read_pt) < ID_blueNum);过不去，开始怀疑是不是通讯模块本来就是坏的，我们有多种方式测试：

测试代码1（好理解，发送命令了，等待一会，让串口把数据收完）：

	printf("Enocean_Data is :%d Read_pt is :%d\n\r",Enocean_Data,Read_pt);
	printf("send command !\r\n");
	COMMAND_GetmoduleID();
	HAL_Delay(10);//7ms不够	
	while ((Enocean_Data - Read_pt) < ID_blueNum);//加了这句不需要加上面的延时，这句就是等待,这句很重要，能够过滤掉不相关的报文
	printf("Enocean_Data is :%d Read_pt is :%d\n\r",Enocean_Data,Read_pt);

测试代码2（本来是想看看等待时候打印什么东西，加个条件怕一直循环）：

	printf("Enocean_Data is :%d Read_pt is :%d\n\r",Enocean_Data,Read_pt);
	printf("send command !\r\n");
	COMMAND_GetmoduleID();
	while ((Enocean_Data - Read_pt) < ID_blueNum){
		if(Enocean_Data < 10)printf("测试过随便打印点东西都可以!\r\n");
	}//2021/8/11  不是很懂为什么这里这个while等待必须得加点东西
	printf("Enocean_Data is :%d Read_pt is :%d\n\r",Enocean_Data,Read_pt);

测试代码3 , 4（不加条件随便在等待中打印 , 延时）：

printf("Enocean_Data is :%d Read_pt is :%d\n\r",Enocean_Data,Read_pt);
	printf("send command !\r\n");
	COMMAND_GetmoduleID();
	while ((Enocean_Data - Read_pt) < ID_blueNum){
		printf("不要条件乱打都可以测试过随便打印点东西都可以!\r\n");
		//HAL_Delay(1);//延时可以，1ms就可以
	}//2021/8/11  不是很懂为什么这里这个while等待必须得加点东西
	printf("Enocean_Data is :%d Read_pt is :%d\n\r",Enocean_Data,Read_pt);

经过测试发现，while中虽然是干等，但是没有语句就会有问题，不是很明白，因为以前都可以，虽然知道解决办法，但是不知道问题原因，所以也不知道哪种是更优的解决办法！
= =！

1.2 串口接收发送不定长度的数据（DMA方式）

在实际使用中，我没有在L051下面测试使用DMA利用 IDLE 中断进行DMA接收发送，实际上，通过我们上面做的实验和测试，对于目前使用的通讯模块，一包数据会触发2次IDLE 中断的情况，也不太适合。
本例程是以前STM32L1系列中使用的例程，以前也是在网上参考过其他人的设计然后自己用起来的，正好也在这里做个笔记

#define USART3_DMA_REC_SIE 256   //DMAbuf空间大小
#define USART3_REC_SIE 512  	   //接收区空间大小两倍，以保持两条历史数据
typedef struct
{   
    uint8_t UsartRecFlag;   //接收数据Flag
    uint16_t UsartDMARecLen; //DMA接收到数据的长度
    uint16_t UsartRecLen;    //RecBuffer中已经存储数据的长度
    uint8_t  Usart3DMARecBuffer[USART3_DMA_REC_SIE];  //dma
    uint8_t  Usart3RecBuffer[USART3_REC_SIE];         //RecBuffer
} Usart3DMAbufstr;
extern Usart3DMAbufstr Usart3type;

void USART3_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART3_IRQn 0 */

  /* USER CODE END USART3_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart3);
  /* USER CODE BEGIN USART3_IRQn 1 */
  if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart3,UART_FLAG_IDLE) == SET)  //判断空闲中断
    {		
      u16 res = 0;                        
      __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart3);       //清楚空闲中断标志
      HAL_UART_DMAStop(&huart3);                //暂时关闭DMA中断
	    res = huart3.Instance->ISR;          
   	  res = huart3.Instance->RDR;              
      res = hdma_usart3_rx.Instance->NDTR;                     //读取DMA接收的那个buf还剩多少空间
	  Usart3type.UsartDMARecLen = USART3_DMA_REC_SIE - temp;   //总空间减去还剩下的空间等于存入数据的空间大小  
      HAL_UART_RxCpltCallback(&huart3);		                   //手动调用中断回调，因为空闲中断不会主动调用
   }
  /* USER CODE END USART3_IRQn 1 */
}

数据最初都存储在DMARecBuffer中，然后转存到RecBuffer中。DMARecBuffer中的数据每接收到新的数据都会清空。

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{	
    //可行选着是否开启多条数据缓存，默认不开启，开启删除下划线
    if(huart->Instance == USART3)
    {
      //  if(Usart3type.UsartRecLen>0）//判断RecLen是否清0，如果没有清零代表上一个数据没有读取 
      //  {
        //    memcpy(&Usart3type.Usart3RecBuffer[Usart3type.UsartRecLen],Usart3type.Usart3DMARecBuffer,Usart3type.UsartDMARecLen); //把数据顺延
       //     Usart3type.UsartRecLen +=  Usart3type.UsartDMARecLen;//数据长度增加相应的位数	
      //  }
      //  else
     //   {
            memcpy(Usart3type.Usart3RecBuffer,Usart3type.Usart3DMARecBuffer,Usart3type.UsartDMARecLen);                          //把输入放入buf开头
            Usart3type.UsartRecLen =  Usart3type.UsartDMARecLen;								//记录数据长度																		
       // }
				
        memset(Usart3type.Usart3DMARecBuffer, 0x00, sizeof(Usart3type.Usart3DMARecBuffer));                                     //把DMA缓存中的数据清空，方便下一次接收
        Usart3type.UsartRecFlag = 1;                                                                                            //RecFlag置1，代表RecBuffer中有数据
	    HAL_UART_Receive_DMA(&huart3,Usart3type.Usart3DMARecBuffer,USART3_DMA_REC_SIE);                                         //重新开启DMA中断，方便再一次接收
    }
}

在相应的程序中把上面的代码添加好，然后在主函数循环中使用，RecBuffer中的数据会一直增加，直到用户读取以后才会清空：

if(Usart3type.UsartRecFlag == 1)//如果Recbuffer中有数据
{
	HAL_UART_Transmit(&huart1,Usart3type.Usart3RecBuffer,256,0xffff);//把RecBuffer中的数据发送到串口1
	memset(Usart3type.Usart3RecBuffer, 0x00, sizeof(Usart3type.Usart3RecBuffer));//读取完数据后记得一定要把RecBuffer中的数据清除
	Usart3type.UsartRecFlag = 0;//标志位清0
	Usart3type.UsartRecLen = 0;//已有数据长度清0
}

1.3 环形缓冲区

因为单单靠数组方式，接收处理，总感觉不是那么聪明，有时候需要干等，所以还是得花时间研究下环形缓冲区。。。

二、串口接收卡死处理

在使用了了段时间后，测试部反馈偶尔会有串口卡死说明，最终就是接收不到串口数据，但是轮询发送是正常，后来查阅了一些资料，找到了需要处理的地方，这里特此来记录一下。

2.1 清除错误标志位

在使用 HAL 库的时候，有4个错误 flag，如下图：

出错的时候，HAL库会把以上flag置位如果不清除就再也接收不到数据了。

所以我们可以在需要的时候使用，下面的语句清除错误标志:

	__HAL_UART_CLEAR_FLAG(&hlpuart1, UART_FLAG_PE);//清标志
	__HAL_UART_CLEAR_FLAG(&hlpuart1, UART_FLAG_FE);
	__HAL_UART_CLEAR_FLAG(&hlpuart1, UART_FLAG_NE);
	__HAL_UART_CLEAR_FLAG(&hlpuart1, UART_FLAG_ORE);

比如，在我清除串口接收缓存的函数中，我加上了这几句代码：

这是实际使用的情况，我并没有详细的测试到底是哪一个错误置位了，在自己了解的简单产品上，直接一步到位也是一种方式。

2.2 HAL 库函数问题

产品使用了上面的串口清除错误标志，在压力测试下下面还是有问题：

现象就是串口发送正常，但是永远接收不到数据了。

实在是没办法，后来继续找答案。

最后确实发现网上也有小伙伴遇到过相同的问题，我使用的是 HAL_UART_Receive_IT 开启中断：

在这个函数中有这么一段：

里面有个加锁操作，正式因为这个加锁操作，如果收发同时进行，会有概率卡死。

这个时候的处理方式就是手动解锁，每次接收到一个字节后需要再次开启中断接收，判断一下是否有错误：

判断的语句如下：

if(huart->Instance == LPUART1){
    Enocean_Data++;
    if(Enocean_Data > 98)Enocean_Data = 0;
    while(HAL_UART_Receive_IT(&hlpuart1, (uint8_t *)&USART_Enocean_BUF[Enocean_Data], 1) != HAL_OK){
      hlpuart1.RxState = HAL_UART_STATE_READY;
      __HAL_UNLOCK(&hlpuart1);
    }
  }

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