STM32串口通迅–使用中断方式

在上一节串口通讯中使用了查询方式, 在少量数据传输应用中, 这种方法基本可行, 但如果通迅数据量比较大的话会对系统实时性造成很大的影响, 所以在实际工程运用中, 查询的方法并不多见.

一个较好的方法就是利用空间换时间, 用一个缓存区加中断进行数据发送和接收, 以减少不必要的等待的时间, 提高系统的实时性.

为了提高空间利用率, 最常用的方法是采用一个环形队列做为接收/发送缓存, 配合中断, 可很好的完成数据接收/传送, 在时间和空间中取得一个平衡.  有关环形队列的知识, 这里不多做介绍, 可参考相关资料.

使用环形队列做为缓存.

发送逻辑: 当有一个字符串要发送时, 待发送的字符串送入FIFO缓存, 然后打开串口中断, 在中断服务函数中从FIFO取出数据, 逐一发送.

STM32的USART中断.

在STM32中, 每个USART有多个中断事件, 共用一个中断向量. 其中比较常用的事件标志有三个: TXE, TC, RXNE.

数据发送的过程: 待发送的数据被写入USART_DR(数据寄存器), 然后硬件将数据从USART_DR移动到发送移位寄存器, 随着时钟逐位称到Tx引脚.

TXE:发送数据寄存器空 (Transmit data register empty).

当TDR寄存器中的数据被硬件转移到移位寄存器的时候，该位被硬件置位。如果USART_CR1 寄存器中的TXEIE为1，则产生中断。对USART_DR的写操作，将该位清零。 

0：数据还没有被转移到移位寄存器； 

1：数据已经被转移到移位寄存器。

TC：发送完成 (Transmission complete)

当包含有数据的一帧发送完成后, 并且TXE=1时, 由硬件将该位置’1′. 如果USART_CR1中的 TCIE为’1′,则产生中断. 由软件序列清除该位(先读USART_SR，然后写入USART_DR). TC 位也可以通过写入’0′来清除，只有在多缓存通讯中才推荐这种清除程序。 

0：发送还未完成； 

1：发送完成。

RXNE：读数据寄存器非空 (Read data register not empty)

当RDR移位寄存器中的数据被转移到USART_DR寄存器中，该位被硬件置位。如果 USART_CR1寄存器中的RXNEIE为1，则产生中断。对USART_DR的读操作可以将该位清 零。RXNE位也可以通过写入0来清除，只有在多缓存通讯中才推荐这种清除程序。 

0：数据没有收到； 

1：收到数据，可以读出。

USART的初始化同上一节一样, 唯一的区别就是因为使用了中断, 要配置NVIC.

有关NVIC的相关知识见 STM32中断与NVIC概览

NVIC的配置:

void NVIC_Config(void)

{

    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    // 2位抢占优先级, 两位响应优先级

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

    // 中断通道

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;

    // 抢占优先级

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;

    // 响应优先级

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;

    // 使能中断

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    return;

}

字符串发送函数:

BOOL USART1_Puts(const uint8_t *str)

{

    // 获取字符串长度

    size_t str_len = strlen((const char *)str);

    // FIFO不足以容纳字符串, 发送失败

    if (str_len > FIFO_get_free(&USART1_tx_fifo))

    {

        return FALSE;

    }

    while (*str != '\0')

    {

        FIFO_insert(&USART1_tx_fifo, *str);

        str++;

    }

    // 使能发送寄存器空中断

    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, ENABLE);

    return TRUE;

}

USART1中断服务函数:

void USART1_IRQHandler(void)

{

    // 发送寄存器空事件

    if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TXE) != RESET)

    {

        USART_SendData(USART1, FIFO_get_char(&USART1_tx_fifo));

        // 发送完成, 关闭中断

        if (FIFO_is_empty(&USART1_tx_fifo))

        {

            USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE);

        }

    }

    // 接收中断, 将数据存入输入FIFO, 数据回显

    if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)

    {

        // FIFO_insert(&USART1_rx_fifo, (uint8_t)USART_ReceiveData(USART1));

        FIFO_insert(&USART1_tx_fifo, (uint8_t)USART_ReceiveData(USART1));

        USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, ENABLE);

    }

    return;

}