STM32庫函數(shù)void USART_SendData的缺陷和解決方法

問題及現(xiàn)象（STM32F103系列：http://www.y-ec.com/cpcp/class/?32.html）

使用USART_SendData()函數(shù)非連續(xù)發(fā)送單個字符是沒有問題的；當連續(xù)發(fā)送字符時(兩個字符間沒有延時)，就會發(fā)現(xiàn)發(fā)送緩沖區(qū)有溢出現(xiàn)象。若發(fā)送的數(shù)據(jù)量很小時，此時串口發(fā)送的只是最后一個字符，當發(fā)送數(shù)據(jù)量大時，就會導致發(fā)送的數(shù)據(jù)莫名其妙的丟失。

如：

for(TxCounter = 0;TxCounter < RxCounter; TxCounter++)

USART_SendData(USART1, RxBuffer[TxCounter]);

原因

此API函數(shù)不完善，函數(shù)體內(nèi)部沒有一個判斷一個字符是否發(fā)送完畢的語句，而是把數(shù)據(jù)直接放入發(fā)送緩沖區(qū)，當連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)時，由于發(fā)送移位寄存器的速度限制（與通信波特率有關(guān)），導致發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)溢出，老的數(shù)據(jù)還未及時發(fā)送出去，新的數(shù)據(jù)又把發(fā)送緩沖區(qū)的老數(shù)據(jù)覆蓋了。

解決方法（目前總結(jié)的兩種方案）

方案1.加入延時函數(shù)（下下策），不需要修改USART_SendData()函數(shù)

for(TxCounter = 0;TxCounter < RxCounter; TxCounter++)

{

USART_SendData(USART1, RxBuffer[TxCounter]);

DelayMS(2); //加入一個小的延時

}

方案2.修改USART_SendData()函數(shù)，在其內(nèi)部加入發(fā)送緩沖區(qū)的USART_FLAG_TXE狀態(tài)檢測語句，確保一個字符完全發(fā)送出去，才進行下一個字符的發(fā)送。

實現(xiàn)方法：每發(fā)送一個字符都檢測狀態(tài)寄存器，確保數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完畢。具體操作步驟如下所示。

修改前的函數(shù)定義體

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, u16 Data)

{

assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx));

assert_param(IS_USART_DATA(Data));

USARTx->DR = (Data & (u16)0x01FF);

}

修改后的函數(shù)定義體

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, u16 Data)

{

assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx));

assert_param(IS_USART_DATA(Data));

USARTx->DR = (Data & (u16)0x01FF);

while(USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET){} //等待發(fā)送緩沖區(qū)空才能發(fā)送下一個字符

}

方案3.不修改原來的庫函數(shù)，在每一個字符發(fā)送后檢測狀態(tài)位。

USART_SendData(USART1, RxBuffer[TxCounter]);

while(USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET){} //等待發(fā)送緩沖區(qū)空才能發(fā)送下一個字符

ST這么做的原因是：使用發(fā)送中斷功能。

STM32(Cortex-M3)中的優(yōu)先級概念

STM32(Cortex-M3)中有兩個優(yōu)先級的概念——搶占式優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級，有人把響應(yīng)優(yōu)先級稱作'亞優(yōu)先級'或'副優(yōu)先級'，每個中斷源都需要被指定這兩種優(yōu)先級。

具有高搶占式優(yōu)先級的中斷可以在具有低搶占式優(yōu)先級的中斷處理過程中被響應(yīng)，即中斷嵌套，或者說高搶占式優(yōu)先級的中斷可以嵌套低搶占式優(yōu)先級的中斷。

當兩個中斷源的搶占式優(yōu)先級相同時，這兩個中斷將沒有嵌套關(guān)系，當一個中斷到來后，如果正在處理另一個中斷，這個后到來的中斷就要等到前一個中斷處理完之后才能被處理。如果這兩個中斷同時到達，則中斷控制器根據(jù)他們的響應(yīng)優(yōu)先級高低來決定先處理哪一個；如果他們的搶占式優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級都相等，則根據(jù)他們在中斷表中的排位順序決定先處理哪一個。

既然每個中斷源都需要被指定這兩種優(yōu)先級，就需要有相應(yīng)的寄存器位記錄每個中斷的優(yōu)先級；在Cortex-M3中定義了8個比特位用于設(shè)置中斷源的優(yōu)先級，這8個比特位可以有8種分配方式，如下：

所有8位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級

最高1位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低7位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級

最高2位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低6位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級

最高3位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低5位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級

最高4位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低4位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級

最高5位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低3位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級

最高6位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低2位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級

最高7位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低1位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級

這就是優(yōu)先級分組的概念。--------------------------------------------------------------------------------
Cortex-M3允許具有較少中斷源時使用較少的寄存器位指定中斷源的優(yōu)先級，因此STM32把指定中斷優(yōu)先級的寄存器位減少到4位，這4個寄存器位的分組方式如下：

第0組：所有4位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級

第1組：最高1位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低3位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級

第2組：最高2位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低2位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級

第3組：最高3位用于指定搶占式優(yōu)先級，最低1位用于指定響應(yīng)優(yōu)先級

第4組：所有4位用于指定搶占式優(yōu)先級

可以通過調(diào)用STM32的固件庫中的函數(shù)NVIC_PriorityGroupConfig()選擇使用哪種優(yōu)先級分組方式，這個函數(shù)的參數(shù)有下列5種：

NVIC_PriorityGroup_0 => 選擇第0組

NVIC_PriorityGroup_1 => 選擇第1組

NVIC_PriorityGroup_2 => 選擇第2組

NVIC_PriorityGroup_3 => 選擇第3組

NVIC_PriorityGroup_4 => 選擇第4組

接下來就是指定中斷源的優(yōu)先級，下面以一個簡單的例子說明如何指定中斷源的搶占式優(yōu)先級和響應(yīng)優(yōu)先級：

// 選擇使用優(yōu)先級分組第1組

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

// 使能EXTI0中斷

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQChannel;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 指定搶占式優(yōu)先級別1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 指定響應(yīng)優(yōu)先級別0

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

// 使能EXTI9_5中斷

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQChannel;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 指定搶占式優(yōu)先級別0

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 指定響應(yīng)優(yōu)先級別1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

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要注意的幾點是：（STM32F101系列:http://www.y-ec.com/cpcp/class/?31.html）

1）如果指定的搶占式優(yōu)先級別或響應(yīng)優(yōu)先級別超出了選定的優(yōu)先級分組所限定的范圍，將可能得到意想不到的結(jié)果；

2）搶占式優(yōu)先級別相同的中斷源之間沒有嵌套關(guān)系；

3）如果某個中斷源被指定為某個搶占式優(yōu)先級別，又沒有其它中斷源處于同一個搶占式優(yōu)先級別，則可以為這個中斷源指定任意有效的響應(yīng)優(yōu)先級別。

通信方式

通信方式多種多樣，可以從不同的角度劃分，按照數(shù)據(jù)流的組織方式分為并行通信和串行通信；按照傳輸信號頻率范圍分為基帶傳輸和寬帶傳輸；按照信息同時傳輸?shù)姆较蚍譃閱喂ねㄐ?、半雙工和全雙工通信三種；按照通信兩端通信的同步方式分為異步通信和同步通信

4.2.1 同步和異步通信

所謂同步是指接收端要按照發(fā)送端所發(fā)送的每個數(shù)據(jù)的起止時間和重復頻率來接收數(shù)據(jù),既收發(fā)雙方在時間上必須一致.數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞接挟惒絺鬏斉c同步傳輸兩種。

同步和異步通信區(qū)分重點：是否要解決時鐘合拍問題

1、異步通信

異步傳輸是以字符為單位的數(shù)據(jù)傳輸，每個字符都要附加1位起始位和l位停止位以標記一個字符的開始和結(jié)束。此外，還要附加1位寄偶校驗位，可以選擇奇校驗或偶校驗方式對該字符實施簡單的差錯控制。一個字符占用5～8位，具體取決于數(shù)據(jù)所采用的字符集。例如，電報碼字符為5位、ASCll碼字符為7位、漢字碼則為8位。起始位和停止位結(jié)合起來，便可實現(xiàn)字符的同步。

發(fā)送端與接收端除了采用相同的數(shù)據(jù)格式（字符的位數(shù)、停止位的位數(shù)、有無核驗位及校驗方式等）外，還必須采用相同的傳輸速率。典型的速率有： 1200、2400、4800、9600和19200 b/s等。

異步傳輸又稱為起止式異步通信方式。其優(yōu)點是簡單、可靠，常用于面向字符的、低速的異步通信場合。例如，主計算機與終端之間的交互式通信通常采用這種方式。

2、同步通信

同步傳輸是以數(shù)據(jù)塊為單位的數(shù)據(jù)傳輸。每個數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部都要附加一個特殊的字符或比特序列，標記一個數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束，一般還要附加一個校驗序列（如16位或32位CRC校驗碼），以便對數(shù)據(jù)塊進行差錯控制。根據(jù)同步通信規(guī)程，同步傳輸又分為面向字符的同步傳輸和面向位流的同步傳輸。

4.2.2 基帶傳輸與頻帶傳輸

基帶傳輸：基帶傳輸是指在線路上直接傳輸基帶信號或略加整形后進行的傳輸。基帶是原始信號所占用的基本頻帶，當終端把數(shù)字，信息轉(zhuǎn)換為適合于傳送的電信號時，這個電信號所固有的頻帶即為基帶使用單路數(shù)字信號，信號可雙向傳輸。數(shù)字信號的基帶傳輸就是以原來的“0”和“1”的形式直接用數(shù)字信號在信道上傳輸。這是一種最簡單的傳輸方式，一般在微機通信中采用。

頻帶傳輸：當進行遠距離通信時，往往將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號后傳輸，在接收端再進行信號的恢復，當調(diào)制成頻率信號的頻率范圍在音頻范圍（200Hz—3.4 kHz）內(nèi)時，這種傳輸方式稱為頻帶傳輸。其頻率范圍比音頻范圍寬時,則稱之為寬帶傳輸。

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