STM32 UART传输问题（阻塞和中断模式）

Question

我对 HAL 库中的HAL_UART_Transmit_IT function 有疑问。 我在程序的两个地方使用了这个 function：

1. 在 function HAL_UART_RxCpltCallback中，我将中断时收到的数据写回UART（只是一个回声）。 在这里一切正常。

2. 在Print_CAN_Frame function 中，我在 UART 上每 3 秒发送一次消息（来自主函数）。 以前我在那里使用了阻塞 function （ HAL_UART_Transmit ）并正确编程 prited 数据。 但是，当我将其更改为中断（ HAL_UART_Transmit_IT ）时，我会在此处的屏幕中看到奇怪的字符： TeraTerm screen 。 最有趣的是，这两个函数都采用相同的 arguments，所以它们应该没有区别……我使用的是 Nucleo F303RE 板。

#include "main.h"
#include "main.h"
#include "stm32f3xx_hal.h"
#include "stm32f303xe.h"
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
#include <inttypes.h>

void SystemClockConfig(void);
void UART2_Init(void);
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void ClearArray(uint8_t array[], uint32_t size);
void Print_CAN_Frame(char CanFrameName[], uint32_t CanID, uint32_t CanDlc, uint8_t CANmsg[]);
void parseFromUART(char CanFrame[]);
uint8_t* convertToHex(char *string);
void saveDataToFrame(CAN_MessageTypeDef canBuffer);

#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define FIFO_BUFFER g_rxFifo;

CAN_MessageTypeDef IPC_Ligths =
{
        0x2214000,                          // ID
        6,                                  // DLC
        {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},    // TX frame
        {0}                                 // RX frame initialization
};

CAN_MessageTypeDef canUartBuffer;

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART2_UART_Init(void);

uint8_t data_buffer[70];
uint32_t count = 0;
uint8_t rcvd_data;
uint8_t flag_UART_TX_COMPLETED = FALSE;
uint8_t flag_UART_RX_COMPLETED = FALSE;


int main(void)
{
 
  HAL_Init();

  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART2_UART_Init();
  HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &rcvd_data, 1);
 
  while (1)
  {
      Print_CAN_Frame("Tx", IPC_Ligths.ID, IPC_Ligths.DLC, IPC_Ligths.CAN_Tx);
      HAL_Delay(3000);

            while((flag_UART_RX_COMPLETED && flag_UART_TX_COMPLETED) == TRUE)
            {
                ClearArray(data_buffer, 70);
                count = 0;
                flag_UART_RX_COMPLETED = FALSE;
                flag_UART_TX_COMPLETED = FALSE;
            }
  }
}


void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};

  /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_BYPASS;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSE;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART2;
  PeriphClkInit.Usart2ClockSelection = RCC_USART2CLKSOURCE_PCLK1;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

static void MX_USART2_UART_Init(void)
{
  huart2.Instance = USART2;
  huart2.Init.BaudRate = 115200;
  huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  huart2.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;
  huart2.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;
  if (HAL_UART_Init(&huart2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

}


static void MX_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(LD2_GPIO_Port, LD2_Pin, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin : B1_Pin */
  GPIO_InitStruct.Pin = B1_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  HAL_GPIO_Init(B1_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : LD2_Pin */
  GPIO_InitStruct.Pin = LD2_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(LD2_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

}

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if (rcvd_data == '\r') {
        data_buffer[count++] = '\r';
        flag_UART_RX_COMPLETED = TRUE;
        if (HAL_UART_Transmit_IT(&huart2, data_buffer, count) != HAL_OK)
        {
            Error_Handler();
        }
    }
    else
    {
        data_buffer[count++] = rcvd_data;
    }
    HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &rcvd_data, 1);
}

void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
        flag_UART_TX_COMPLETED = TRUE;
}
void ClearArray(uint8_t array[], uint32_t size)
{
    for (int i = 0; i < size; ++i)
    {
        array[i] = 0;
    }
}

void Print_CAN_Frame(char CanFrameName[], uint32_t CanID, uint32_t CanDlc, uint8_t CANmsg[])
{
    char buffer[100] = {0};
    sprintf(buffer,"CAN_%s| ID:0x%02X| DLC:%d| FRAME: ",CanFrameName,(unsigned int)CanID,(unsigned int)CanDlc);
    for (uint8_t i = 0; i<CanDlc; i++)
    {
        sprintf(buffer+strlen(buffer),"%02X ",*(CANmsg+i)); // print all DATA elements one by one
    }
    sprintf(buffer+strlen(buffer),"\n\r"); // add in the end of each frame new line and ....
// Problem in here:
    HAL_UART_Transmit_IT(&huart2, (uint8_t*)buffer, strlen(buffer));
//  HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)buffer, strlen(buffer),HAL_MAX_DELAY);

}

void Error_Handler(void)
{
 
    while (1)
        ;
}

Answer 1

警告：不是一个完整的解决方案，而是一些观察结果。

---

比赛条件

看来您在 ISR 和主要 function 之间存在一些竞争条件。 当您在任务级别执行更改 ISR 中使用的变量的操作时，任务级别必须将此类对公共变量的访问包装在（例如）中：

disable_interrupts();

// change variables used by ISR ...

enable_interrupts();

对于由任务级别读取/使用的 ISR 更改的任何变量也是如此。 它们也应该被包裹（例如）：

disable_interrupts();

int saved_value_1 = global_variable_1;
int saved_value_2 = global_variable_2;

enable_interrupts();

// do stuff with the saved_value_* variables ...

---

你的Print_CAN_Frame坏了。

在任一版本中， buffer都是function范围（即）它在堆栈上。 当 function 返回时，缓冲区超出 scope（即不再可用）。

HAL_UART_Transmit_IT是非阻塞的。 当它返回时，什么都没有传输。 它只是将缓冲区地址/计数设置到控制结构中。 它预计缓冲区将保持稳定，直到所有字符都已发送[在稍后的中断控制下]。

正如你所拥有的，在从 function 返回后，控制结构指向堆栈 memory 可以具有任意值[因为可能会调用其他函数并用不相关的值覆盖堆栈帧]。

将Print_CAN_Frame中的buffer设为static变量。 或者，更好的是，将缓冲区名称更改为（例如） print_can_buffer并使其成为全局/文件 scope，就像对data_buffer所做的那样

---

您没有检查HAL_*原语的错误/返回值。

---

您可能需要设计一个“事件环队列”进行调试。 我过去做过很多次，发现它非常有用。

在代码中的关键点，调用event_add function 存储在具有时间戳、事件类型和类型特定值（例如）的结构的环形队列中：

event_add(EVENT_TYPE_TXSEND,'\r');

完成后，您可以转储此环队列以查看在关键时刻发生了什么，因此您拥有类似于逻辑分析仪跟踪的历史记录 [类似于 Sun 的dtrace ]。

如上所述，环形队列原语 [特别是event_add ] 应该包装在cli/sti对中。

Answer 2

我想我找到了解决办法。 Print_Can_Frame function 中的数据在类型转换为 uint8 数组并以这种形式发送数组后开始正常工作：

Clear_Array(uint_8Buffer, 70);
    for (uint8_t i = 0U; i<strlen(buffer);i++)
    {
        uint_8Buffer[i] = (uint8_t)buffer[i];
    }
    
if (HAL_UART_Transmit_IT(&huart2, uint_8Buffer, strlen(buffer)) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }

解决方案并不漂亮，但它有效