串口通信是经常使用到的功能,在STM32中UART具有DMA功能,并且收发都可以使用DMA,使用DMA发送基本上大家不会遇到什么问题,因为发送的时候会告知DMA发送的数据长度,DMA按照发送的长度直接发送就OK了,但是使用DMA接收时候就不同了,因为有时候数据接收并不是每一次都是定长的,但是DMA只在接收数据长度和设定数据长度相同的时候才可以触发中断,告诉MCU数据接收完毕,针对这个问题,解决方法如下,有一点复杂,但是很管用。

UART在传输一个字节的时候,首先拉低,传输起始位,然后在是LSB –MSB,最后是停止位,停止位是高电平

超时时间
搞过串口通信的都知道,如果串口有协议,一般都是有个超时时间的,超时时间是定义两个帧之间的间隔的,如果串口接收到一个字节后,在规定的超时时间内没有接收到其他数据,我们则认为前面接收的数据位一帧。

定时器复位复位模式
STM32定时器功能比较强大,其中有一种模式为复位模式,TI1的输入上升沿会复位定时器的计数器

整体的思路是这样的,一开始设置好DMA接收,可以把缓冲区长度设置为帧最大长度,我们可以把RX连接到定时器的管脚输入端,并且一开始设置输入并且使能引脚下降沿中断,当帧的第一个字节发送时,因为起始位为低电平,空闲时UART为高电平,满足条件,进入中断,禁止中断,并且在中断中开启定时器,该定时器工作在复位模式,上升沿复位,并且设置好定时器输出比较值为超时时间,比如20ms,这样,在传输后面字节时,肯定会有高低电平出现,即便是传输的是0x00,0xFF,虽然UART数据区不变,但是都为1,或都为0,但是因为起始位为低电平,停止位是高电平,所以肯定会有上升沿,定时器会一直复位,输出定时器的计数器一直到达不了输出比较值,当一帧传输结束后,定时在最后一个字节复位后,由于没有数据继续到达,无法复位,则计数器就能计到输出比较值,这时发出中断,在定时器中断中可以计算出接收数据的长度,并且通知外部数据已经接收完毕。

功能实现
实现的步骤:
1、硬件连接:UART的RX线在连接外部的同时,还需要连接到一个定时器的输入端TIMx_CHx,定时器可以为任意定时器,但是CHx,只能为CH1或CH2

软件设置
a) IO、中断设置:在把UART功能口设置好后,还需要设置TIM4_CH2为输入上拉,并且使能该引脚外部中断

把DMA接收的数据缓冲区设置为你认为最大的帧长度,(如果最长不能确定,也可以随便指定一个长度,后面再讲怎么实现)。
b) 定时器设置
因为使用的是TIM4_CH2,所以需要配置TIM4,并且配置为复位模式,把超时时间定为20ms,为了方便TIM4时钟定输入为1KHZ

工作过程如下
在串口传输起始位的时候,首先产生外部中断,在外部中断中开启定时器,禁止外部中断,只要串口上一直有数据,定时器肯定会不停的复位,到达不了定时时间,当串口上没有数据的时候,到超时时间后,定时器产生中断,此时可以读出接收的数据长度,然后开启外部中断,进入下一个周期。

总结:本方法的缺点是程序开始的初始化麻烦些,但是优点是非常明显的,彻底解放了CPU,这样在计算串口超时的时候,就不需要定时器不停的中断,并且串口接收数据使用DMA方式,也不需要CPU参与,只是在接收结束的时候通知CPU取数据,CPU的利用率会更高。

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