串口接收不定長數據的幾種方法

串口作為單片機開發(fā)的一個常用的外設，應用范圍非常廣。大部分時候，串口需要接收處理的數據長度是不定的。那么怎么才能判斷一幀數據是否結束呢，今天就以STM32單片機為例，介紹幾種接收不定長數據的方法。

首先，我們需要打開一個串口，使用STM32CubeMx來配置，如下：

然后打開串口中斷、添加發(fā)送和接收的DMA，DMA參數設置為默認即可，如下圖。（DMA可根據自身需求選擇是否打開）

配置一下時鐘等，點擊生成代碼，這樣就可以使用串口了。首先我們定義一個串口接收的結構體，并定義一個結構體變量，如下：

#define RX_MAXLEN  200 //最大接收數據長度 typedef struct{ uint8_t RxBuf[RX_MAXLEN];//接收緩存 uint16_t RxCnt; //接收數據計數 uint16_t RxLen; //接收數據長度 uint8_t RxStart; //開始接收標志 uint8_t RxFlag; //一幀數據接收完成標志}Uart_Tpye_t; Uart_Tpye_t Uart1;

下面介紹幾種接收數據的方法：

1.空閑中斷

空閑中斷可以配合接收中斷或DMA來使用。

當使用DMA+空閑中斷時，需要在初始化完成后手動打開空閑中斷和DMA接收。

__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_IDLE);//打開串口空閑中斷 HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, Uart1.RxBuf, RX_MAXLEN); //串口DMA接收數據

編寫空閑中斷函數，如下：

//串口空閑中斷void UART_IDLECallBack(UART_HandleTypeDef *huart){ uint32_t temp;  /*uart1 idle processing function*/ if(huart == &huart1) { if((__HAL_UART_GET_FLAG(huart,UART_FLAG_IDLE) != RESET))  { __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1);//清除標志位 /*your own code*/ HAL_UART_DMAStop(&huart1);//停止DMA Uart1.RxLen = RX_MAXLEN - __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx);// 獲取DMA中傳輸的數據個數 Uart1.RxFlag = 1; HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,Uart1.RxBuf,RX_MAXLEN); //開啟下次接收 } }}

在主程序中判斷接收完成標志，并處理數據：

if(Uart1.RxFlag == 1)//接收完一幀數據{ printf("Rev %d Bytes\r\n",Uart1.RxLen); Uart1.RxFlag = 0;}

最后，別忘了在串口中斷函數中調用自己編寫的空閑中斷函數。

運行程序測試，結果如下：

使用接收中斷+空閑中斷與DMA類似，只不過需要打開接收中斷：

__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_IDLE);//打開串口空閑中斷 HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &RevByte, 1); //串口中斷接收數據

編寫接收中斷回調函數，每次接收一個字節(jié)：

uint8_t RevByte;void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart){  if(huart->Instance==USART1) { Uart1.RxBuf[Uart1.RxCnt]=RevByte; Uart1.RxCnt++; if(Uart1.RxCnt==RX_MAXLEN) { Uart1.RxCnt = RX_MAXLEN-1; } HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &RevByte, 1); //串口中斷接收數據 }}

編寫空閑中斷回調函數，與DMA的方式類似，只是數據長度判斷方式不一樣：

//串口空閑中斷void UART_IDLECallBack(UART_HandleTypeDef *huart){ uint32_t temp;  /*uart1 idle processing function*/ if(huart == &huart1) { if((__HAL_UART_GET_FLAG(huart,UART_FLAG_IDLE) != RESET))  { __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1);//清除標志位 Uart1.RxFlag = 1; Uart1.RxLen = Uart1.RxCnt; Uart1.RxCnt = 0; } }}

同樣，在主程序中判斷一幀數據的接收完成并處理。

2.特點協(xié)議判斷幀頭幀尾及長度

有時候我們需要自己定義協(xié)議傳輸數據，這時候就可以在通訊協(xié)議里添加特點的幀頭幀尾以及數據長度字節(jié)，通過判斷這些字節(jié)來判斷數據的開始和結束。假設定義一個簡單的傳輸協(xié)議如下：

可以使用中斷方式接收數據:

HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &RevByte, 1); //串口中斷接收數據

接收中斷函數如下：

//串口接收中斷回調函數uint8_t RevByte;uint16_t RevTick = 0;void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart){ static uint16_t Rx_len;  if(huart->Instance==USART1) { Uart1.RxBuf[Uart1.RxCnt]=RevByte; switch(Uart1.RxCnt) { case 0: if(Uart1.RxBuf[Uart1.RxCnt] == 0x5A)//幀頭1正確 Uart1.RxCnt++; else Uart1.RxCnt = 0; break; case 1: if(Uart1.RxBuf[Uart1.RxCnt] == 0xA5)//幀頭2正確 Uart1.RxCnt++; else Uart1.RxCnt = 0; break; case 2: Rx_len = Uart1.RxBuf[Uart1.RxCnt]; Uart1.RxCnt++; break; default: Uart1.RxCnt++; if((Rx_len+3) == Uart1.RxCnt)//數據接收完成 { Uart1.RxFlag = 1; Uart1.RxLen = Uart1.RxCnt; Uart1.RxCnt = 0; } break; } HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &RevByte, 1); //串口中斷接收數據 }}

同樣，在主程序中判斷一幀數據的接收完成并處理，運行測試結果如下：

3.超時判斷

超時判斷其實與空閑中斷的原理類似，只不過是通過定時器來取代空閑中斷來判斷一幀數據的結束，一般采樣接收中斷+超時判斷的方式。之前的文章Freemodbus移植就是采樣這種方式。

超時判斷的時間跟波特率有關，假設串口起始位和結束位各1位，那么接收一個字節(jié)就需要8+2=10位，在9600波特率下，一秒鐘就能接收9600/10=960字節(jié)。也就是一個字節(jié)需要1.04ms，那么超時時間最小可以設置為1.5倍的單字節(jié)接收時間，或者更長。

超時判斷可以使用硬件定時器或軟件定時器來實現。硬件定時器的方式可以參考之前的Freemodbus移植部分的程序。軟件定時器定義一個計時變量，該變量在systick中斷中+1實現計時，可以節(jié)省硬件資源，但計時最小分辨率跟systick中斷有關。

編寫中斷接收函數：

//串口接收中斷回調函數uint8_t RevByte;uint16_t RevTick = 0;void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart){ if(huart->Instance==USART1) { Uart1.RxBuf[Uart1.RxCnt]=RevByte; Uart1.RxCnt++; Uart1.RxStart = 1;//開始接收標志 RevTick = 0;//計時清零 if(Uart1.RxCnt==RX_MAXLEN) { Uart1.RxCnt = RX_MAXLEN-1; } HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &RevByte, 1); //串口中斷接收數據 }}

編寫超時判斷函數，在Systick中斷中調用：

//串口接收超時判斷，該函數在Systick中斷（1ms中斷一次）中調用void UartTimeOut(){ if(Uart1.RxStart == 1) { RevTick++; if(RevTick > 2) { Uart1.RxLen = Uart1.RxCnt; Uart1.RxCnt = 0; Uart1.RxStart = 0; Uart1.RxFlag = 1; } }}

使用時只要打開接收中斷即可，不再需要空閑中斷。

HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &RevByte, 1); //串口中斷接收數據

同樣，在主程序中判斷一幀數據的接收完成并處理。測試結果就不貼了。

4.總結

上面幾種方式都可以實現串口接收不定長數據，各有優(yōu)缺點，可根據實際需求選擇用哪種。需要注意的是，上面的例程只是簡單地接收數據，實際應用中，還需要考慮連續(xù)接收多幀數據的情況，是緩存之后處理，還是舍棄后面的數據，都需要自己寫程序實現。

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