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[分享] 【实战经验】串口工作在DMA模式下有时接收异常

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2016-6-1
发表于 2016-7-12 14:44:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
串口工作在DMA模式下有时接收异常

前言
客户反馈在使用STM32F205的串口工作在DMA模式时,有时能够接收数据,有时完全没有数据,但如果换成中断模式来接收又能100%正常收到数据。

一 复现现象
问题背景
与客户沟通,客户使用的是STM32F2标准库V1.1.0,串口波特率为1.408Mbps,不经过串口RS232,直接连接主CPU和从MCU(STM32F205)的串口发送和接收引脚,如下图所示:

1.png

尝试重现问题
由于客户使用的是主从架构,实验采用两块STM3220G-EVAL评估板来重现现象。一块用来不间断发送串口数据,另一块采用串口DMA进行接收,直接通过杜邦线连接串口PIN脚并共地,不使用评估板上的RS232收发器。接收端使用STM32F2xx_StdPeriph_Examples\ USART\USART_TwoBoards的示例代码。代码片段如下:

2.png

3.png

USART_Config()函数如下:

4.png

5.png

6.png

按如上代码,有如下现象:
1 代码不做修改,若先启动接收端MCU再启动发送端MCU,接收端MCU的串口能正常接收。
2代码不做修改,若先启动发送端MCU再启动接收端MCU,接收端MCU的串口100%接收异常。
3 修改发送端代码,改为发送端MCU串口每1秒间隔发送一次,则无论启动顺序如何,接收端MCU的串口都能正常。

二 程序分析
由上述代码可知,程序是先在USART_Config()函数函数内初始化串口并使能,然后再在接下来的main函数的while循环内初始化DMA并使能。这个是标准库内附带的示例代码,咋一看没什么问题,但仔细一想,针对用户的使用场景,这里就会产生一个问题:由于用户的主CPU有可能在从MCU启动之前就已经有可能启动,那么在这种情况下,在初始化完串口并使能后,到DMA使能之前这段时间内,若主CPU向从MCU发送串口数据,从MCU是否能正确接收?

从上述测试代码的结果2可以得出,若在串口初始化并使能后到DMA使能之前有数据来,MCU是不能接收的,经进一步调试,发现此时数据寄存器USART_DR存在一个数据,且在状态寄存器USART_SR中ORE值1,由此可知,串口的接收寄存器中已经接收到一个数据,但是后面的数据又来了,由于数据寄存器中的数据没有及时转移走(此时DMA还没有开启),从而导致后面的数据无法存入,所以产生了上溢错误(ORE),而一旦产生上溢错误后,就无法再触发DAM请求,及时之后再启动DMA也不行,无法触发DMA请求就无法将数据寄存器内的数据及时转移走,如此陷入死锁,这就是串口无**常接收的原因。这时反观一下代码的结果3,这又将做如何解释?

仔细查看测试结果3,发现这个发送端每1秒间隔发送一次,那么就会存在这个一个概率,这个发送的时间点是否刚好在接收端MCU的串口初始化并使能和DMA使能之间还是之后,这个时间窗口非常关键,如果刚好在时间窗,那么串口接收就不正常,如果在这个时间窗之后,串口接收就能正常。由于测试代码采用的是1秒间隔,对于MCU来说这个是非常大的时间长度,还是很小概率能碰中这个时间窗的,因此,测试结果看起来是都能正常,实际严格来说,还是存在刚好碰中的可能。如果间隔时间缩短,那个碰中的几率就增大。由此看来,这也就能解释测试结果3了,也能解释客户提到的有时正常有时不正常的现象了。

三 问题处理
处理有两种方法,第一种方法是在使能DMA后,及时将数据寄存器DR中的数据清除掉,如下代码所示:

7.png

这里是使用读DR的方法来清除的,从参考手册中也提到使用这种方法来清除ORE标志:

8.png

第一种方法类似于一种纠错措施,下面介绍另一种推荐的方法,如下代码所示:

9.png

如上所示,可以先使能DMA再使能串口,这样就彻底不存在那个时间窗了,不管数据何时过来能能被DAM及时转走。这个是推荐的解决方法。

四 结论
标准库中的示例代码一般来说只供参考,对于大部分情况来说都是能正常工作的,但偶尔也会出现不适用的情况,此时更需要我们针对问题进行思考分析,进一步找到原因才能解决问题。对于串口使用DMA来接收的情况,这里建议一定要先使能DMA,最后使能串口,这样就能避免类似问题出现了。


文档下载地址:
http://www.stmcu.org/document/detail/index/id-217182


实战经验汇总:
http://www.stmcu.org/module/forum/thread-576401-1-1.html

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2016-4-6
发表于 2017-3-24 17:47:42 | 显示全部楼层
我们也发现了同样的问题,既然ST知道了有问题,怎么不更新库文件呢?
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2014-7-27
发表于 2017-7-17 13:30:20 | 显示全部楼层
厉害,基本也是类似的问题,搞了很久
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2012-6-23
发表于 2017-9-27 18:31:02 来自手机 | 显示全部楼层
我用的是103的片子,也遇到一个问题,不过是发送的,特定长度,最后一个字节不对!苦逼呀!!!
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