串口數(shù)據(jù)處理任務(wù)
串口接收數(shù)據(jù)
串口接收最后應(yīng)有一定的協(xié)議，如發(fā)送一幀數(shù)據(jù)應(yīng)該有頭標(biāo)志或尾標(biāo)志，也可兩個(gè)標(biāo)志都有。這樣在處理數(shù)據(jù)時(shí)既能保證數(shù)據(jù)的正確接收，也有利于接收完后我們處理數(shù)據(jù)。串口的配置在這里就不在贅述，這里我以串口2接收中斷服務(wù)程序函數(shù)且接收的數(shù)據(jù)包含頭尾標(biāo)識為例。
#define Max_BUFF_Len 18
unsigned char Uart2_Buffer[Max_BUFF_Len];
unsigned int Uart2_Rx=0;
void USART2_IRQHandler()
{
if(USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_RXNE) != RESET) //中斷產(chǎn)生
{
USART_ClearITPendingBit(USART2,USART_IT_RXNE); //清除中斷標(biāo)志
Uart2_Buffer[Uart2_Rx] = USART_ReceiveData(USART2); //接收串口1數(shù)據(jù)到buff緩沖區(qū)
Uart2_Rx++;
if(Uart2_Buffer[Uart2_Rx-1] == 0x0a || Uart2_Rx == Max_BUFF_Len) //如果接收到尾標(biāo)識是換行符（或者等于最大接受數(shù)就清空重新接收）
{
if(Uart2_Buffer[0] == '+') //檢測到頭標(biāo)識是我們需要的
{
printf("%s\\r\\n",Uart2_Buffer); //這里我做打印數(shù)據(jù)處理
Uart2_Rx=0;
}
else
{
Uart2_Rx=0; //不是我們需要的數(shù)據(jù)或者達(dá)到最大接收數(shù)則開始重新接收
}
}
}
}
數(shù)據(jù)的頭標(biāo)識為“\\n”，即換行符，尾標(biāo)識為“+”。該函數(shù)將串口接收的數(shù)據(jù)存放在USART_Buffer數(shù)組中，然后先判斷當(dāng)前字符是不是尾標(biāo)識，如果是說明接收完畢，然后再來判斷頭標(biāo)識是不是“+”號，如果還是那么就是我們想要的數(shù)據(jù)，接下來就可以進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的處理了。但如果不是那么就讓Usart2_Rx=0重新接收數(shù)據(jù)。這樣做的有以下好處：
- 可以接受不定長度的數(shù)據(jù)，最大接收長度可以通過Max_BUFF_Len來更改
- 可以接受指定的數(shù)據(jù)
- 防止接收的數(shù)據(jù)使數(shù)組越界
這里我的把接受正確數(shù)據(jù)直接打印出來，也可以通過設(shè)置標(biāo)識位，然后在主函數(shù)里面輪詢再操作。
以上的接收形式，是中斷一次就接收一個(gè)字符，這在UCOS等實(shí)時(shí)內(nèi)核系統(tǒng)中頻繁的中斷，非常消耗CPU資源，在有些時(shí)候我們需要接收大量數(shù)據(jù)時(shí)且波特率很高的情況下，長時(shí)間中斷會(huì)帶來一些額外的問題。所以以DMA形式配合串口的IDLE（空閑中斷）來接受數(shù)據(jù)將會(huì)大大的提高CPU的利用率，減少系統(tǒng)資源的消耗。首先還是先看代碼。
#define DMA_USART1_RECEIVE_LEN 18
void USART1_IRQHandler(void)
{
u32 temp = 0;
uint16_t i = 0;
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET)
{
USART1- >SR;
USART1- >DR; //這里我們通過先讀SR（狀態(tài)寄存器）和DR（數(shù)據(jù)寄存器）來清USART_IT_IDLE標(biāo)志
DMA_Cmd(DMA1_Channel5,DISABLE);
temp = DMA_USART1_RECEIVE_LEN - DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel5); //接收的字符串長度=設(shè)置的接收長度-剩余DMA緩存大小
for (i = 0;i < temp;i++)
{
Uart2_Buffer[i] = USART1_RECEIVE_DMABuffer[i];
}
//設(shè)置傳輸數(shù)據(jù)長度
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel5,DMA_USART1_RECEIVE_LEN);
//打開DMA
DMA_Cmd(DMA1_Channel5,ENABLE);
}
}
之前的串口中斷是一個(gè)一個(gè)字符的接收，現(xiàn)在改為串口空閑中斷，就是一幀數(shù)據(jù)過來才中斷進(jìn)入一次。而且接收的數(shù)據(jù)時(shí)候是DMA來搬運(yùn)到我們指定的緩沖區(qū)（也就是程序中的USART1_RECEIVE_DMABuffer數(shù)組），是不占用CPU時(shí)間資源的。
最后在講下DMA的發(fā)送：
#define DMA_USART1_SEND_LEN 64
void DMA_SEND_EN(void)
{
DMA_Cmd(DMA1_Channel4, DISABLE);
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel4,DMA_USART1_SEND_LEN);
DMA_Cmd(DMA1_Channel4, ENABLE);
}
這里需要注意下DMA_Cmd(DMA1_Channel4,DISABLE)函數(shù)需要在設(shè)置傳輸大小之前調(diào)用一下，否則不會(huì)重新啟動(dòng)DMA發(fā)送。
有了以上的接收方式，對一般的串口數(shù)據(jù)處理是沒有問題的了。下面再講一下，在ucosiii中我使用信號量+消息隊(duì)列+儲存管理的形式來處理我們的串口數(shù)據(jù)。先來說一下這種方式對比其他方式的一些優(yōu)缺點(diǎn)。
一般對串口的處理形式是"生產(chǎn)者"和"消費(fèi)者"的模式,即本次接收的數(shù)據(jù)要馬上處理，否則當(dāng)數(shù)據(jù)大量涌進(jìn)的時(shí)候，就來不及"消費(fèi)"掉生產(chǎn)者（串口接收中斷）的數(shù)據(jù)，那么就會(huì)丟失本次的數(shù)據(jù)處理。所以使用隊(duì)列就能夠很方便的解決這個(gè)問題。
在下面的程序中，對數(shù)據(jù)的處理是先接受，在處理，如果在處理的過程中，有串口中斷接受數(shù)據(jù)，那么就把它依次放在隊(duì)列中，隊(duì)列的特征是先進(jìn)先出，在串口中就是先處理先接受的數(shù)據(jù)，所以根據(jù)生產(chǎn)和消費(fèi)的速度，定義不同大小的消息隊(duì)列緩沖區(qū)就可以了。缺點(diǎn)就是太占用系統(tǒng)資源，一般51單片機(jī)是沒可能了。下面是從我做的項(xiàng)目中截取過來的程序：
OS_MSG_SIZE Usart1_Rx_cnt; //字節(jié)大小計(jì)數(shù)值
unsigned char Usart1_data; //每次中斷接收的數(shù)據(jù)
unsigned char* Usart1_Rx_Ptr; //儲存管理分配內(nèi)存的首地址的指針
unsigned char* Usart1_Rx_Ptr1; //儲存首地址的指針
void USART1_IRQHandler()
{
OS_ERR err;
OSIntEnter();
if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE) != RESET) //中斷產(chǎn)生
{
USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_RXNE); //清除中斷標(biāo)志
Usart1_data = USART_ReceiveData(USART1); //接收串口1數(shù)據(jù)到buff緩沖區(qū)
if(Usart1_data =='+') //接收到數(shù)據(jù)頭標(biāo)識
{
// OSSemPend((OS_SEM* )&SEM_IAR_UART, //這里請求信號量是為了保證分配的存儲區(qū)，但一般來說不允許
// (OS_TICK )0, //在終端服務(wù)函數(shù)中調(diào)用信號量請求但因?yàn)?span>
// (OS_OPT )OS_OPT_PEND_NON_BLOCKING,//我OPT參數(shù)設(shè)置為非阻塞，所以可以這么寫
// (CPU_TS* )0,
// (OS_ERR* )&err);
// if(err==OS_ERR_PEND_WOULD_BLOCK) //檢測到當(dāng)前信號量不可用
// {
// printf("error");
// }
Usart1_Rx_Ptr=(unsigned char*) OSMemGet((OS_MEM*)&UART1_MemPool,&err);//分配存儲區(qū)
Usart1_Rx_Ptr1=Usart1_Rx_Ptr; //儲存存儲區(qū)的首地址
}
if(Usart1_data == 0x0a ) //接收到尾標(biāo)志
{
*Usart1_Rx_Ptr++=Usart1_data;
Usart1_Rx_cnt++; //字節(jié)大小增加
OSTaskQPost((OS_TCB * )&Task1_TaskTCB,
(void * )Usart1_Rx_Ptr1, //發(fā)送存儲區(qū)首地址到消息隊(duì)列
(OS_MSG_SIZE )Usart1_Rx_cnt,
(OS_OPT )OS_OPT_POST_FIFO, //先進(jìn)先出，也可設(shè)置為后進(jìn)先出，再有地方很有用
(OS_ERR * )&err);
Usart1_Rx_Ptr=NULL; //將指針指向?yàn)榭?，防止修?span>
Usart1_Rx_cnt=0; //字節(jié)大小計(jì)數(shù)清零
}
else
{
*Usart1_Rx_Ptr=Usart1_data; //儲存接收到的數(shù)據(jù)
Usart1_Rx_Ptr++;
Usart1_Rx_cnt++;
}
}
OSIntExit();
}
上面被注釋掉的代碼為我是為了防止當(dāng)分區(qū)中沒有空閑的存儲塊時(shí)加入信號量，打印出報(bào)警信息。當(dāng)然我們也可以將存儲塊直接設(shè)置大一點(diǎn)，但是還是無法避免當(dāng)沒有可有存儲塊時(shí)會(huì)程序會(huì)崩潰現(xiàn)象。希望懂的朋友能告知下~。
下面是串口數(shù)據(jù)處理任務(wù)，這里刪去了其他代碼，只把他打印出來了而已。
void task1_task(void *p_arg)
{
OS_ERR err;
OS_MSG_SIZE Usart1_Data_size;
u8 *p;
while(1)
{
p=(u8*)OSTaskQPend((OS_TICK )0, //請求消息隊(duì)列，獲得儲存區(qū)首地址
(OS_OPT )OS_OPT_PEND_BLOCKING,
(OS_MSG_SIZE* )&Usart1_Data_size,
(CPU_TS* )0,
(OS_ERR* )&err);
printf("%s\\r\\n",p); //打印數(shù)據(jù)
delay_ms(100);
OSMemPut((OS_MEM* )&UART1_MemPool, //釋放儲存區(qū)
(void* )p,
(OS_ERR* )&err);
OSSemPost((OS_SEM* )&SEM_IAR_UART, //釋放信號量
(OS_OPT )OS_OPT_POST_NO_SCHED,
(OS_ERR* )&err);
OSTimeDlyHMSM(0,0,1,500,OS_OPT_TIME_PERIODIC,&err);
}
}
串口發(fā)送數(shù)據(jù)
1、串口發(fā)送數(shù)據(jù)最直接的方式就是標(biāo)準(zhǔn)調(diào)用庫函數(shù) 。
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
第一個(gè)參數(shù)是發(fā)送的串口號，第二個(gè)參數(shù)是要發(fā)送的數(shù)據(jù)了。但是用過的朋友應(yīng)該覺得不好用，一次只能發(fā)送單個(gè)字符，所以我們有必要根據(jù)這個(gè)函數(shù)加以擴(kuò)展：
void Send_data(u8 *s)
{
while(*s!='\\0')
{
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC )==RESET);
USART_SendData(USART1,*s);
s++;
}
}
以上程序的形參就是我們調(diào)用該函數(shù)時(shí)要發(fā)送的字符串，這里通過循環(huán)調(diào)用USART_SendData來一 一發(fā)送我們的字符串。
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC )==RESET);
這句話有必要加，他是用于檢查串口是否發(fā)送完成的標(biāo)志，如果不加這句話會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)丟失的情況。這個(gè)函數(shù)只能用于串口1發(fā)送。有些時(shí)候根據(jù)需要，要用到多個(gè)串口發(fā)送那么就還需要改進(jìn)這個(gè)程序。如下：
void Send_data(USART_TypeDef * USARTx,u8 *s)
{
while(*s!='\\0')
{
while(USART_GetFlagStatus(USARTx,USART_FLAG_TC )==RESET);
USART_SendData(USARTx,*s);
s++;
}
}
這樣就可實(shí)現(xiàn)任意的串口發(fā)送。但有一點(diǎn)，我在使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的時(shí)候（如UCOS,Freertos等），需考慮函數(shù)重入的問題。當(dāng)然也可以簡單的實(shí)現(xiàn)把該函數(shù)復(fù)制一下，然后修改串口號也可以避免該問題。然而這個(gè)函數(shù)不能像printf那樣傳遞多個(gè)參數(shù)，所以還可以在改進(jìn)，最終程序如下：
void USART_printf ( USART_TypeDef * USARTx, char * Data, ... )
{
const char *s;
int d;
char buf[16];
va_list ap;
va_start(ap, Data);
while ( * Data != 0 ) // 判斷是否到達(dá)字符串結(jié)束符
{
if ( * Data == 0x5c ) //'\\'
{
switch ( *++Data )
{
case 'r': //回車符
USART_SendData(USARTx, 0x0d);
Data ++;
break;
case 'n': //換行符
USART_SendData(USARTx, 0x0a);
Data ++;
break;
default:
Data ++;
break;
}
}
else if ( * Data == '%')
{ //
switch ( *++Data )
{
case 's': //字符串
s = va_arg(ap, const char *);
for ( ; *s; s++)
{
USART_SendData(USARTx,*s);
while( USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET );
}
Data++;
break;
case 'd':
//十進(jìn)制
d = va_arg(ap, int);
itoa(d, buf, 10);
for (s = buf; *s; s++)
{
USART_SendData(USARTx,*s);
while( USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET );
}
Data++;
break;
default:
Data++;
break;
}
}
else USART_SendData(USARTx, *Data++);
while ( USART_GetFlagStatus ( USARTx, USART_FLAG_TXE ) == RESET );
}
}