推荐一个高效、可靠、安全的串口通讯开源方案

推荐一个高效、可靠、安全的串口通讯开源方案

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/u010632165/article/details/143949205

在嵌入式开发中，串口通讯是一个常见的需求。本文将介绍一种高效、可靠且安全的串口通讯方案，通过串口的空闲中断配合DMA的环形缓冲区模式，可以实现对不固定长度消息报文的高效接收。

在嵌入式开发中，串口通讯是一个常见的需求。面对不同应用场景，需要不同的方案。本文将介绍一种高效、可靠且安全的串口通讯方案，通过串口的空闲中断配合DMA的环形缓冲区模式，可以实现对不固定长度消息报文的高效接收。

串口通讯常见模式

常见的串口通讯模式有轮询模式、中断模式和DMA模式等。其中，DMA（直接内存访问）模式可以显著降低CPU的负载，提高数据传输效率。

DMA与空闲中断结合方案

利用串口的空闲中断配合DMA的环形缓冲区模式，可以高效接收不固定长度的消息报文。当串口接收到空闲信号（IDLE EVENT）时，会触发相应的中断处理。

DMA中断机制

DMA功能包含两种中断：

• HC（Half Complete）：DMA传输一半成功标志
• TC（Total Complete）：DMA传输完成成功标志

环形缓冲区模式

假设分配了一个12字节的DMA缓冲区，从地址1开始接收数据：

• 当DMA接收到第6个字节时，会触发HC事件
• 当DMA接收到第12个字节时，会触发TC事件

环形缓冲区数据覆盖问题解决方案

在环形模式下，如果需要接收的数据长度大于缓冲区大小，就会出现数据覆盖的问题。下面介绍一种解决方案：

假设缓冲区大小为20字节，需要接收30个字节的数据：

1. 接收4字节时，触发TC事件，处理这4字节数据
2. 回到缓冲区起始位置，继续接收10字节，触发HT事件，处理这10字节数据
3. 继续接收10字节，触发TC事件，此时前4字节已被覆盖，但因为之前这部分数据已经处理过，所以不影响
4. 最后接收6个字节，产生空闲信号

通过结合使用空闲中断和DMA的HT/TC中断，可以完美解决数据覆盖问题。

开源项目案例

推荐一个优秀的开源项目：stm32-usart-uart-dma-rx-tx。该项目主要支持主流的STM32芯片平台，并提供了丰富的测试DEMO和示例程序，包括：

• 裸机程序
• 环形缓冲区接收
• 轮询接收
• DMA+空闲中断基于RTOS的模式接收

在STM32F413-Nucleo开发板上的测试结果显示，在115200波特率下，每秒发送1581个字节（约142ms）：

• 不使用DMA时，CPU负载为14%
• 使用DMA时，CPU负载为0%

这个项目基于STM32CubeIDE创建，建议读者搭建相应的开发环境进行实践。