單片機UART丟失的那一字節(jié)數(shù)據(jù)

huangdongqiang

UART:Universal Asynchronous Receiver / Transmitter，通用異步收發(fā)傳輸器，即我們通常說的串口。

串口是工程師最常用的一種串行外設，但在實際應用中還是會經(jīng)常遇到各種問題。比如：丟失一字節(jié)數(shù)據(jù)。

今天我們就結合STM32來講講UART相關內容，以及容易丟失一字節(jié)數(shù)據(jù)的問題。

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UART幾個標志位

這里重點說一下UART狀態(tài)寄存器中的幾個標志位：TXE、 TC、 RXNE、 ORE。

這幾個標志位在編程中經(jīng)常使用，數(shù)據(jù)丟失有可能就是對它們操作不當而導致出錯。

TXE：發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器為空 (Transmit data register empty)

• 0：數(shù)據(jù)未傳輸?shù)揭莆患拇嫫?/span>

• 1：數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭莆患拇嫫?/span>

TC：發(fā)送完成 (Transmission complete)

• 0：傳送未完成

• 1：傳送已完成

RXNE：讀取數(shù)據(jù)寄存器不為空 (Read data register not empty)

• 0：未接收到數(shù)據(jù)

• 1：已準備好讀取接收到的數(shù)據(jù)

ORE：上溢錯誤 (Overrun error)

• 0：無上溢錯誤

• 1：檢測到上溢錯誤

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UART通信接口

UART常見通信接口有：TTL、 RS232、 RS485。在編程時需要考慮通信接口方式，在長距離通信的時候，需要考慮線路上的延時，如果操作不當也會導致數(shù)據(jù)丟失。

1.TTL

TTL比較簡單，就是直接連接UART的Tx和Rx引腳，不需要外部轉換。如圖：

注意：Tx和Rx引腳需要交叉連接。

2.RS232

RS-232標準接口是常用的串行通信接口標準之一,規(guī)定邏輯“1”的電平為-5V~-15 V，邏輯“0”的電平為+5 V～+15 V。選用該電氣標準的目的在于提高抗干擾能力，增大通信距離。

3.RS485

RS485一般采用兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓撲結構，在同一總線上可以掛接多個節(jié)點。

在低速、短距離、無干擾的場合可以采用普通的雙絞線；反之，在高速、長線傳輸時，則必須采用阻抗匹配（一般為120Ω）的RS485專用電纜；而在干擾惡劣的環(huán)境下還應采用鎧裝型雙絞屏蔽電纜。

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UART接收丟失數(shù)據(jù)

UART接收丟失數(shù)據(jù)與軟件和硬件都有可能有關系，下面說幾個常見丟失數(shù)據(jù)的原因及解決辦法。

1.接收溢出丟失數(shù)據(jù)

指未及時取走數(shù)據(jù)導致溢出錯誤而丟失數(shù)據(jù)，通常是發(fā)生在大量數(shù)據(jù)、以查詢方式接收數(shù)據(jù)的情況下。在MCU啟動過程中、接收數(shù)據(jù)過多處理不及時、復雜系統(tǒng)響應不及時等情況都會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況。

解決辦法：

• 及時清除溢出錯誤標志

• 利用通信協(xié)議過濾因數(shù)據(jù)丟失導致的問題

2.接收中斷丟失數(shù)據(jù)

使用UART中斷接收數(shù)據(jù)相比查詢接收數(shù)據(jù)的方式更常見，中斷方式比查詢方式響應更及時，但不合理處理同樣也會存在數(shù)據(jù)丟失的情況。

在數(shù)據(jù)量大時，UART接收中斷函數(shù)耗時、優(yōu)先級低等情況下容易丟失數(shù)據(jù)。

解決辦法：

• 中斷函數(shù)里減少不必要的耗時
  

• 合理分配中斷優(yōu)先級

• 使能中斷前清除標志位

3.時鐘誤差導致丟失數(shù)據(jù)

在通信波特率較高的情況下，如果時鐘誤差加大，很可能導致數(shù)據(jù)丟失。

解決辦法：

• 使用更高精度晶振
  

• 降低通信波特率
  

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UART發(fā)送丟失數(shù)據(jù)

UART發(fā)送丟失數(shù)據(jù)很多工程師都遇到過，通常情況下是傳輸未完成的原因。

HAL庫已經(jīng)有幾年了，但還是有很多工程師都使用標準外設庫，這時如果自己封裝接口不當，就會存在發(fā)送最后一字節(jié)數(shù)據(jù)丟失的問題。

1.UART傳輸未完成導致數(shù)據(jù)丟失

如下代碼，只考慮非空，但實際傳輸并未完成。

void UART_SendByte(uint8_t Data){  while(RESET == USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE));  USART_SendData(USART1, Data);}

但發(fā)送非空不代表發(fā)送完成，雖然在某些場合更高效，但某些場合就會導致數(shù)據(jù)丟失。

比如：使用此函數(shù)發(fā)送之后進入休眠、關閉接收端設備電源等情況下。

解決辦法：

等待發(fā)送完成：

void UART_SendByte(uint8_t Data){  while(RESET == USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE));  USART_SendData(USART1, Data);  while(RESET == USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC));}

如果使用標準外設庫，要根據(jù)實際情況封裝函數(shù)，比如發(fā)送超時。

或者使用HAL封裝的接口，代碼包含判斷傳輸完成：

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

2.線路延時導致數(shù)據(jù)丟失

UART通常會使用232或者485以增加傳輸距離和增強干擾。但是一旦數(shù)據(jù)線路太長就存在傳輸延時的情況，特別是485傳輸長距離，并使用MCU控制傳輸方向的情況下。

解決辦法：

• 軟件增加延時處理
  

• 使用通信協(xié)議增加應答機制
  

3.其他原因

UART應用的場景比較多，有些應用在復雜的工廠，干擾較大從而導致數(shù)據(jù)丟失；有些應用在溫差較大的環(huán)境，時鐘偏移較大導致數(shù)據(jù)丟失。

解決辦法需要根據(jù)實際情況，有針對性解決問題。比如：使用更好的通信線，軟件做好容錯處理等。

—— The End ——

轉載聲明：本文轉載自「8號線攻城獅」，搜索「BHXGCS」即可關注，[閱讀原文]。

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