2019年07月27日 | RS485通讯中使用STM32串口以DMA方式发送数据丢失字节的问题

1、开发平台

计算机操作系统：WIN7 64位；

开发环境：Keil MDK 5.14；

MCU：STM32F407ZET6；

STM32F4xx固件库：STM32F4xx_DSP_StdPeriph_Lib_V1.4.0；

串口调试助手；

2、问题描述

    在测试用STM32F4xx芯片的串口USART1以DMA方式进行RS485收发通讯时，出现数据字节丢失的现象，一般丢失1～2个字节。

    出现问题时测试的简单收发机制：使能串口USART1的DMA收发功能，开启了DMA发送完成中断和USART1空闲中断。通过串口调试助手发送N个字节给MCU，当MCU产生USART1空闲中断时，在USART1空闲中断服务程序中将DMA接收到的N个字节数据从接收缓存拷贝到发送缓存，准备好数据后，RS485切换为发送模式，通过启动一次DMA发送，将N个字节数据原样回送到串口调试助手。最后，在DMA发送完成中断服务程序中判断到有DMA发送完成标志TCIF7置位时，立即将RS485再次切换为接收模式。

3、原因分析

        在STM32F4xx英文参考手册(RM0090)中，USART章节的使用DMA发送小节给出了如下时序图：

        由图可见，当DMA将第3个字节Frame 3写到USART数据寄存器USART_DR时，TX线上才刚准备出现第2个字节Frame 2的时序，并且DMA发送完成中断标志在TX线还未出现第2个字节Frame 2时序时就由硬件置1了，所以，如果软件中在DMA发送完成中断服务程序中检测到DMA TCIF标志置1后马上将RS485切换为接收模式，则后面的字节数据将会丢失。

        所以，需要让数据字节不丢失的话，必须让所有字节（包括字节的停止位）在TX线上稳定发送完成后，才能将RS485切换为接收模式。

4、解决方法

        如上图所示，有一个关键点是：当所有字节（包括字节的停止位）在TX线上稳定发送完成后，串口发送完成标志（TC flag）置1。所以，有两个解决方法：

      方法一：用DMA发送完成中断，不用USART1发送完成中断。在DMA发送完成中断服务程序中检测到有TCIF7置1时，再等待USART1发送完成标志TC置1，直到USART1发送完成标志TC置1后，清零USART1发送完成标志TC，然后再将RS485切换为接收模式。

      方法二：用USART1发送完成中断，不用DMA发送完成中断。在USART1中断服务程序USART1_IRQHandler()中，检测到有USART1发送完成标志TC置1时，清零USART1发送完成标志TC，并且要清零DMA发送完成标志DMA_FLAG_TCIF7，最好同时清零DMA_FLAG_FEIF7、DMA_FLAG_DMEIF7、DMA_FLAG_TEIF7 、DMA_FLAG_HTIF7，然后再将RS485切换为接收模式。

      方法三：用DMA发送函数中的，发送数据长度进行+2处理，即可解决此问题。（本人项目实际使用方法）

5、参考源代码

方法一：用DMA发送完成中断

/*-------------------------------------------------------------------------------------- 

函数名称:void USART_DMA_SendStart(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx, u16 m_u16SendCnt)

函数功能:串口USART1启动一次DMA传输函数  

入口参数:DMA_Stream_TypeDef DMA_Streamx - DMA数据流(DMA1_Stream0~7/DMA2_Stream0~7);

         u16 m_u16SendCnt - 待传输数据字节数

出口参数:无

说    明:无

---------------------------------------------------------------------------------------*/

void USART_DMA_SendStart(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx, u16 m_u16SendCnt)  

{    

    u16 l_u16RetryCnt = 0;

    DMA_Cmd(DMA_Streamx, DISABLE);                      //关闭DMA传输           

    while ((DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE) && (l_u16RetryCnt++ < 500));    //等待DMA可配置    

    DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Streamx, m_u16SendCnt);  //数据传输量        

    DMA_Cmd(DMA_Streamx, ENABLE);                          //开启DMA传输   

}        

/*-------------------------------------------------------------------------------------- 

函数名称:void USART1_DMA_SendNByte(u8 *m_pSendBuf, u16 m_u16SendCnt) 

函数功能:串口USART1以DMA方式发送多字节函数  

入口参数:u8 *m_pSendBuf - 待发送数据缓存, u16 m_u16SendCnt - 待发送数据个数

出口参数:无

说    明:无

---------------------------------------------------------------------------------------*/  

void USART1_DMA_SendNByte(u8 *m_pSendBuf, u16 m_u16SendCnt)  

{    

    memcpy(G_u8Usart1SendBuf, m_pSendBuf, m_u16SendCnt);      

    USART_DMA_SendStart(DMA2_Stream7, m_u16SendCnt); //启动一次DMA传输      

}  

/*-------------------------------------------------------------------------------------- 

函数名称:void DMA2_Stream7_IRQHandler(void) 

函数功能:串口USART1以DMA方式发送完成中断服务程序  

入口参数:无

出口参数:无

说    明:无

---------------------------------------------------------------------------------------*/

void DMA2_Stream7_IRQHandler(void)  

{    

    if(DMA_GetFlagStatus(DMA2_Stream7, DMA_FLAG_TCIF7) != RESET)    //DMA发送完成？  

    {   

        DMA_ClearFlag(DMA2_Stream7, DMA_FLAG_TCIF7 | DMA_FLAG_FEIF7 | 

                      DMA_FLAG_DMEIF7 | DMA_FLAG_TEIF7 | DMA_FLAG_HTIF7);     //清除标志位            

        while(!USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC));    //等待USART1发送完成标志TC置1

        USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);     //清除发送完成标志

        RS485_Recv();        //切换为RS485接收模式        

    }  

}

/*-------------------------------------------------------------------------------------- 

函数名称:void USART1_IRQHandler(void)

函数功能:USART串口1中断服务程序  

入口参数:无

出口参数:无

说    明:无

---------------------------------------------------------------------------------------*/

void USART1_IRQHandler(void)  

{  

    u16 l_u16Temp = 0;

    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET)    //若有空闲中断  

    {  

        DMA_Cmd(DMA2_Stream5, DISABLE); //关闭DMA2_Stream5,防止处理期间有数据 

        DMA_ClearFlag(DMA2_Stream5, DMA_FLAG_TCIF5 | DMA_FLAG_FEIF5 | 

                      DMA_FLAG_DMEIF5 | DMA_FLAG_TEIF5 | DMA_FLAG_HTIF5);     //清除标志位        

        //清除USART总线空闲中断标志(只要读USART1->SR和USART1->DR即可)

        l_u16Temp = USART1->SR;         

        l_u16Temp = USART1->DR;

        G_u16CommRecvLen = USART1_RECV_MAXLEN - DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Stream5);     //求出接收到数据的字节数 

        if(G_u16CommRecvLen <= USART1_RECV_MAXLEN)

        {

            RS485_Send();        //RS485发送模式

            USART1_DMA_SendNByte(G_u8Usart1RecvBuf, G_u16CommRecvLen);    //回送接收到的数据

        }

        DMA_SetCurrDataCounter(DMA2_Stream5, USART1_RECV_MAXLEN);  //设置传输数据长度

        DMA_Cmd(DMA2_Stream5, ENABLE);     //使能DMA2_Stream5  

    }     

}

方法二：用USART1发送完成中断

/*-------------------------------------------------------------------------------------- 

函数名称:void USART_DMA_SendStart(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx, u16 m_u16SendCnt)

函数功能:串口USART1启动一次DMA传输函数  

入口参数:DMA_Stream_TypeDef DMA_Streamx - DMA数据流(DMA1_Stream0~7/DMA2_Stream0~7);

         u16 m_u16SendCnt - 待传输数据字节数

出口参数:无

说    明:无

---------------------------------------------------------------------------------------*/

void USART_DMA_SendStart(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx, u16 m_u16SendCnt)  

{    

    u16 l_u16RetryCnt = 0;

    DMA_Cmd(DMA_Streamx, DISABLE);                      //关闭DMA传输           

    while ((DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE) && (l_u16RetryCnt++ < 500));    //等待DMA可配置    

    DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Streamx, m_u16SendCnt);  //数据传输量        

    DMA_Cmd(DMA_Streamx, ENABLE);                          //开启DMA传输   

}        

/*-------------------------------------------------------------------------------------- 

函数名称:void USART1_DMA_SendNByte(u8 *m_pSendBuf, u16 m_u16SendCnt) 

函数功能:串口USART1以DMA方式发送多字节函数  

入口参数:u8 *m_pSendBuf - 待发送数据缓存, u16 m_u16SendCnt - 待发送数据个数

出口参数:无

说    明:无

---------------------------------------------------------------------------------------*/  

void USART1_DMA_SendNByte(u8 *m_pSendBuf, u16 m_u16SendCnt)  

{    

    memcpy(G_u8Usart1SendBuf, m_pSendBuf, m_u16SendCnt);      

    USART_DMA_SendStart(DMA2_Stream7, m_u16SendCnt); //启动一次DMA传输      

}

/*-------------------------------------------------------------------------------------- 

函数名称:void USART1_IRQHandler(void)

函数功能:USART串口1中断服务程序  

入口参数:无

出口参数:无

说    明:无

---------------------------------------------------------------------------------------*/

void USART1_IRQHandler(void)  

{  

    u16 l_u16Temp = 0;

    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET)    //若有空闲中断  

    {  

        DMA_Cmd(DMA2_Stream5, DISABLE); //关闭DMA2_Stream5,防止处理期间有数据     

        DMA_ClearFlag(DMA2_Stream5, DMA_FLAG_TCIF5 | DMA_FLAG_FEIF5 | 

                      DMA_FLAG_DMEIF5 | DMA_FLAG_TEIF5 | DMA_FLAG_HTIF5);//清零标志位         

        //清除USART总线空闲中断标志(只要读USART1->SR和USART1->DR即可)

        l_u16Temp = USART1->SR;         

        l_u16Temp = USART1->DR;

        G_u16CommRecvLen = USART1_RECV_MAXLEN - DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Stream5);     //求出接收到数据的字节数 

        if(G_u16CommRecvLen <= USART1_RECV_MAXLEN)

        {

            RS485_Send();        //RS485发送模式