STM32 USART 接收任意長度字符

近段時間學習到 STM32 USART 部分，基本上在接收數據的時候都是採用定長，所以一直想實現接收任意長度的字符串。這裏的任意長度不是指的無限長，而是在自己定義的緩衝區範圍之類。比如說緩衝區的大小是 1024 Byte，那麼就能接收不大於 1024 個字符串。


當時有兩個思路：
1、使用結尾標誌，如 "\r\n" 什麼的
2、定時判斷接收數據的長度，如果在規定的時間內長度沒有發生變化，證明已經接收完了任意長度的字符
因爲思路 1 比較好實現，而且網上也有很多例程，所以着重講思路 2


宏定義：


usart.h 文件

/****************************************************************************************************************/

#ifndef USART_H
#define USART_H

#include "stm32f4xx.h"

#define MAX_LENGTH 		1024
#define USARTX			USART3
#define USART_CLK		RCC_APB1Periph_USART3
#define USART_BAUD_TATE		115200

#define USART_GPIO_PORT		GPIOB
#define USART_GPIO_CLK		RCC_AHB1Periph_GPIOB
#define USART_RX_PIN		GPIO_Pin_11
#define USART_TX_PIN		GPIO_Pin_10
#define USART_RX_PINSOURCE	GPIO_PinSource11
#define USART_TX_PINSOURCE	GPIO_PinSource10
#define GPIO_AF_USART		GPIO_AF_USART3

#define USART_IRQN		USART3_IRQn
#define USART_IRQ_HANDLDER	USART3_IRQHandler

void USART_Init(void);
char* USART_GetString(void);

/******************************************************************************************************************/

注意：
本文中使用的是 STM32F405 系列的單片機，使用的是 USART3 ，請讀者根據自己的單片機型號和 USART 做出相應更改

usart.c 文件

/****************************************************************************************************************/

#include "./XXX/usart.h"		//XXX 代表存放 usart.h 文件的路徑

volatitle char receiveBuffer[MAX_LENGTH];
volatitle uint16_t receiveLength = 0;
volatitle uint8_t rxFlag = 0;
static char str[MAX_LENGTH + 1];

static void GPIO_Config(void)
{
	GIPO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(USART_GPIO_PORT, ENABLE);

	GPIO_PinAFConfig(USART_GPIO_PORT, USART_RX_PINSOURCE, GPIO_AF_USART);
	GPIO_PinAFConfig(USART_GPIO_PORT, USART_TX_PINSOURCE, GPIO_AF_USART);

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = USART_RX_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
	GPIO_Init(USART_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = USART_TX_PIN;
	GPIO_Init(USART_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

static void NVIC_Config(void)
{
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART_IRQN;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

static void delay_us(uint16_t time)
{
	uint8_t count;
	while(time--)
	{
		count = 10;
		while(count--);
	}
}

void USART_Init(void)
{
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	RCC_APB1PeriphClockCmd(USART_CLK, ENABLE);

	GPIO_Config();
	NVIC_Config();

	USART_InitStructure.USART_BaudRate = USART_BAUD_TATE;
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
	USART_Init(USARTX, &USART_InitStructure);

	USART_ITConfig(USARTX, USART_IT_RXNE, ENABLE);
	USART_Cmd(USARTX, ENABLE);
}

char* USART_GetString(void)
{
	uint16_t temp;
	while(!rxFlag);		//等待接收數據，在串口接收到一幀數據時 rxFlag 將會被置 1 （USART3 中斷服務函數中）
	while(rxFlag)
	{
		temp = receiveLength;
		delay_us(500);		//等待 500us 
		if(temp == receiveLength)	//判斷 receiveLength 是否發生變化（USART3 中斷函數中 receiveLength 會有變化），如果沒有，證明已經收完所有的數據，否則等待接收完成
		{
			rxFlag = 0;
		}
	}

	for(temp = 0; temp < receiveLength; temp++)
	{
		str[temp] = receiveBuffer[temp];
	}

	receiveLength = 0;
	str[temp] = "\0";
	return str;
}

/****************************************************************************************************************/

stm32f4xx_it.c 文件

/****************************************************************************************************************/

#include "./XXX/usart.h"		//XXX 代表存放 usart.h 文件的路徑

extern volatitle char receiveBuffer[MAX_LENGTH];
extern volatitle uint16_t receiveLength;
extern volatitle uint8_t rxFlag;

/*USART3 中斷服務函數*/

void USART_IRQ_HANDLDER(void)
{
	char temp;

	if(USART_GetITStatus(USARTX, USART_IT_RXNE))
	{
		USART_ClearITPendingBit(USARTX, USART_IT_RXNE);
		temp = USART_ReceiveData(USARTX)
		if(receiveLength == MAX_LENGTH)
		{
			return;
		}
		if(!rxFlag)
		{
			rxFlag = 1;
		}

		receiveBuffer[receiveLength++] = temp;
	}
}

/****************************************************************************************************************/

main.c 文件

/****************************************************************************************************************/

#include "./XXX/usart.h"		//XXX 代表存放 usart.h 文件的路徑

int main()
{
	char* temp = NULL;
	USART_Init();
	temp = USART_GetString();
	while(1)
	{

	}
}

/****************************************************************************************************************/

總結：

       當 USART 接收到一個字符時進入中斷服務函數，在中斷服務函數中會將 rxFlag 標誌置 1 ，然後判斷接收緩衝區 receiveBuff 是否溢出。若沒有溢出，則將字符存儲到接收緩衝區中，接收長度 receiveLength 做自加運算。

       接收函數 GetString() 通過 500us 的間隔檢測 receiveLength 是否發生改變，若沒有發生改變，意味着 USART 已經接受完所有數據，則從接收緩衝區中取出接收到的數據。若發生改變，則意味着 USART 尚未接收完所有數據，所以等待其接收完所有數據。

       本程序中存在一些不足，首先是如果接收緩衝區溢出了並不會報錯，不過只能接收和緩衝區長度一致的字符。還有就是 receiveLength 的檢測時間，理論上來說只需要設定爲 3 * 接收一位數據的時間，即 3 / Baud 秒，但是通過逐一調試，發現只有大於 500us 時才能出現正確的結果。