STM32串口工作在DMA模式下有時接收異常

前言
客戶反饋在使用STM32F205的串口工作在DMA模式時，有時能夠接收數(shù)據(jù)，有時完全沒有數(shù)據(jù)，但如果換成中斷模式來接收又能100%正常收到數(shù)據(jù)。

一 復(fù)現(xiàn)現(xiàn)象
問題背景
與客戶溝通，客戶使用的是STM32F2標(biāo)準(zhǔn)庫V1.1.0，串口波特率為1.408Mbps，不經(jīng)過串口RS232，直接連接主CPU和從MCU(STM32F205)的串口發(fā)送和接收引腳，如下圖所示：



嘗試重現(xiàn)問題
由于客戶使用的是主從架構(gòu)，實驗采用兩塊STM3220G-EVAL評估板來重現(xiàn)現(xiàn)象。一塊用來不間斷發(fā)送串口數(shù)據(jù)，另一塊采用串口DMA進(jìn)行接收，直接通過杜邦線連接串口PIN腳并共地，不使用評估板上的RS232收發(fā)器。接收端使用STM32F2xx_StdPeriph_Examples USARTUSART_TwoBoards的示例代碼。代碼片段如下：





USART_Config()函數(shù)如下：







按如上代碼，有如下現(xiàn)象：
1 代碼不做修改，若先啟動接收端MCU再啟動發(fā)送端MCU，接收端MCU的串口能正常接收。
2代碼不做修改，若先啟動發(fā)送端MCU再啟動接收端MCU，接收端MCU的串口100%接收異常。
3 修改發(fā)送端代碼，改為發(fā)送端MCU串口每1秒間隔發(fā)送一次，則無論啟動順序如何，接收端MCU的串口都能正常。

二 程序分析
由上述代碼可知，程序是先在USART_Config()函數(shù)函數(shù)內(nèi)初始化串口并使能，然后再在接下來的main函數(shù)的while循環(huán)內(nèi)初始化DMA并使能。這個是標(biāo)準(zhǔn)庫內(nèi)附帶的示例代碼，咋一看沒什么問題，但仔細(xì)一想，針對用戶的使用場景，這里就會產(chǎn)生一個問題：由于用戶的主CPU有可能在從MCU啟動之前就已經(jīng)有可能啟動，那么在這種情況下，在初始化完串口并使能后，到DMA使能之前這段時間內(nèi)，若主CPU向從MCU發(fā)送串口數(shù)據(jù)，從MCU是否能正確接收？

從上述測試代碼的結(jié)果2可以得出，若在串口初始化并使能后到DMA使能之前有數(shù)據(jù)來，MCU是不能接收的，經(jīng)進(jìn)一步調(diào)試，發(fā)現(xiàn)此時數(shù)據(jù)寄存器USART_DR存在一個數(shù)據(jù)，且在狀態(tài)寄存器USART_SR中ORE值1，由此可知，串口的接收寄存器中已經(jīng)接收到一個數(shù)據(jù)，但是后面的數(shù)據(jù)又來了，由于數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)沒有及時轉(zhuǎn)移走（此時DMA還沒有開啟），從而導(dǎo)致后面的數(shù)據(jù)無法存入，所以產(chǎn)生了上溢錯誤（ORE），而一旦產(chǎn)生上溢錯誤后，就無法再觸發(fā)DAM請求，及時之后再啟動DMA也不行，無法觸發(fā)DMA請求就無法將數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)及時轉(zhuǎn)移走，如此陷入死鎖，這就是串口無**常接收的原因。這時反觀一下代碼的結(jié)果3，這又將做如何解釋？

仔細(xì)查看測試結(jié)果3，發(fā)現(xiàn)這個發(fā)送端每1秒間隔發(fā)送一次，那么就會存在這個一個概率，這個發(fā)送的時間點是否剛好在接收端MCU的串口初始化并使能和DMA使能之間還是之后，這個時間窗口非常關(guān)鍵，如果剛好在時間窗，那么串口接收就不正常，如果在這個時間窗之后，串口接收就能正常。由于測試代碼采用的是1秒間隔，對于MCU來說這個是非常大的時間長度，還是很小概率能碰中這個時間窗的，因此，測試結(jié)果看起來是都能正常，實際嚴(yán)格來說，還是存在剛好碰中的可能。如果間隔時間縮短，那個碰中的幾率就增大。由此看來，這也就能解釋測試結(jié)果3了，也能解釋客戶提到的有時正常有時不正常的現(xiàn)象了。

三 問題處理
處理有兩種方法，第一種方法是在使能DMA后，及時將數(shù)據(jù)寄存器DR中的數(shù)據(jù)清除掉，如下代碼所示：



這里是使用讀DR的方法來清除的，從參考手冊中也提到使用這種方法來清除ORE標(biāo)志：



第一種方法類似于一種糾錯措施，下面介紹另一種推薦的方法，如下代碼所示：



如上所示，可以先使能DMA再使能串口，這樣就徹底不存在那個時間窗了，不管數(shù)據(jù)何時過來能能被DAM及時轉(zhuǎn)走。這個是推薦的解決方法。

四 結(jié)論
標(biāo)準(zhǔn)庫中的示例代碼一般來說只供參考，對于大部分情況來說都是能正常工作的，但偶爾也會出現(xiàn)不適用的情況，此時更需要我們針對問題進(jìn)行思考分析，進(jìn)一步找到原因才能解決問題。對于串口使用DMA來接收的情況，這里建議一定要先使能DMA，最后使能串口，這樣就能避免類似問題出現(xiàn)了。