串口数据实时处理：定时器+串口判断串口数据接收完成

使用背景：

之前在做项目的时候，串口接收的数据要及时进行处理，虽然采用了自定义的串口协议，但是协议的包尾只有一个字节，经常判断不准数据是否接受完毕，所以就采用计时器+串口的方式来判定串口是否接受完成。

核心思想

根据波特率来计算接收一个字节所需要的时间，当超过这个时间没有收到数据，则表明这一帧数据已经接受完毕

实现方法

串口中断函数接收第一个字节之后，开启定时器计数。接受下一个字节的时候清空定时器计数。如此，当没有数据接收后，计时器无法清零，当计时器计数超过设定的数值之后，触发定时器溢出中断，此时数据即接收完毕

Created with Raphaël 2.2.0开始定义计时标志位、完成标志位接收数据，清空计时标志位开启定时器，计时标志位增加串口未收到数据？计时标志位增加，超过设定值接收完成标志位置1，处理数据结束yesno

下面是代码：

1、为了方便，定义一个结构体，主要内容如下所示：

typedef struct _UART_FLAG_STRUCT
{uint8_t UART1Flag;//数据接受完成标志uint8_t UART1String[160];//最大长度，自定义uint8_t UART1Counter;//收到的数据长度，计数作用uint8_t usart1_start;//接收开始，定时器计时启动uint8_t usart1_counter;//定时器计时次数
}   UartFlagSt;UartFlagSt UartFlagStC;

串口配置：

/************************************************
| 关键词 |USARTInit(u32 band)
| - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
|  入参  |u32 band,配置波特率- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
| 返回值 |None- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
|  功能  |初始化串口1，使能中断
**************************************************/
void USARTInit(u32 band)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  =GPIO_Pin_9;//sendGPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//receiveGPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);USART_InitStructure.USART_BaudRate = band;USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = 0;USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;USART_InitStructure.USART_StopBits =USART_StopBits_1;USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;USART_Init(USART1,&USART_InitStructure); //初始化串口1NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//开启串口接受中断USART_Cmd(USART1,ENABLE);                    //使能串口1
}/************************************************
| 关键词 |UART1_SendString(uint8_t* str,uint8_t counter)
| - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
|  入参  |uint8_t* str    发送的数据
|   |uint8_t counter 发送数据的长度- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
| 返回值 |无- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
|  功能  |串口1发送函数
**************************************************/
void UART1_SendString(uint8_t* str,uint8_t counter)
{for(int i = 0;i<counter;i++){USART_SendData(USART1,*str);while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);str++;}
}

定时器配置：

/************************************************
| 关键词 |TIM2_Init(u16 arr,u16 psc)
| - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
|  入参  |u16 arr 周期,u16 psc 预分频
| - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
| 返回值 |无
| - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
|  功能  |定时器初始化
**************************************************/
void TIM2_Init(u16 arr,u16 psc)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; // 周期 72-1 maxTIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //预分频 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE );NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

串口中断函数：

/************************************************
| 关键词 |USART1_IRQHandler
| - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
|  入参  |None- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
| 返回值 |None- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
|  功能  |1、消除错误;
|   |2、将数据接受至结构体中的数，
|       |并启动UartFlagStC.usart1_start = 1;UartFlagStC
|       |.usart1_counter = 0;定时/刷新功能。
**************************************************/
void USART1_IRQHandler(void)
{/*****此段注释代码为消除各种串口错误，在串口环境很差的情况下可以直接将此段代码取消注释，基本可以保证串口代码正常工作******if((USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_ORE) == SET)||(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_ORE) == SET)){USART_ReceiveData(USART1);USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_ORE);USART_ClearFlag(USART1,USART_IT_ORE);}if((USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_NE) == SET)||USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_NE) != RESET){USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_NE);USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_NE);}if((USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_FE) == SET)||USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_FE) != RESET){USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_FE);USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_FE);}if((USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_PE) == SET)||USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_PE) != RESET){USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_PE);USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_PE);}
****************************************************************************************************/if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET){if(UartFlagStC.UART1Counter<160)//设定的数组最大为160，要小于这个数，防止溢出{UartFlagStC.UART1String[UartFlagStC.UART1Counter] = USART_ReceiveData(USART1);//将数据存到数组里面UartFlagStC.UART1Counter++;//收到的数据个数+1UartFlagStC.usart1_start = 1;//定时器开始工作UartFlagStC.usart1_counter = 0;//清空定时器计数}else UartFlagStC.UART1Counter = 0;//如果接受的数据超过设定值，则清空接收值，防止数据溢出USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);}
}

可以看到，当有数据进来的时候，UartFlagStC.UART1Counter不断自增，数据将会依次存入UartFlagStC.UART1String[]数组中。
同时，UartFlagStC.usart1_start计时器开始计数标志位置一(让在定时器中断函数里面自增的UartFlagStC.usart1_counter得以正常增加)，同时也将UartFlagStC.usart1_counter清零，以表示有数据接收，防止超过设定值，使得UartFlagStC.UART1Flag置一，错误的提示数据提前接收完成。

定时器中断函数：
在下面代码提示插入任务的地方插入我们想执行的任务/代码，即可正常使用

/************************************************
| 关键词 |TIM2_IRQHandler
| - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
|  入参  |无
| - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
| 返回值 |无
| - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
|  功能  |定时器中断函数
**************************************************/
void TIM2_IRQHandler(void)
{if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET){TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);/**********************/在此处插入执行的任务。/**********************/}
}

关键代码：
这个代码是我们任务重最重要的部分，主要实现了我们上述流程图的计时/完成任务，之所以将这部分功能单独拆解写成一个函数的形式，主要是为了移植方便，并且在定时器多任务的时候让定时器中断函数看起来更整洁一点。

使用方法：将此函数插入定时器中断函数。

/************************************************
| 关键词 |USART1InsetTimer
| - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
|  入参  |None- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
| 返回值 |无- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
|  功能  |嵌入定时器中断函数中，串口数据接收完毕后
|        |立刻执行，适用于延时性小、数据量密的场景。
**************************************************/
void USART1InsetTimer(void)
{if(UartFlagStC.usart1_start == 1)//此标志位是在串口接收数据时候会置1{UartFlagStC.usart1_counter++;//定时器计数标志位if(UartFlagStC.usart1_counter >USART_COUNTER_9600)//如果超过波特率为9600时一个字节的所需要的时间，时间计算方法下面有讲解{UartFlagStC.UART1Flag = 1;//接收完成标志位置1UartFlagStC.usart1_counter = 0;//计数值清零UartFlagStC.usart1_start = 0;//计数器启动标志位置0}}
}

在这里，当(UartFlagStC.usart1_start置一后，UartFlagStC.usart1_counter会不断自增（串口中断中会清零此计数位），而一旦超过设定值USART_COUNTER_9600,就会将接收完成标志位UartFlagStC.UART1Flag置一，同时清空定时器技术位UartFlagStC.usart1_counter，并清零计数允许标志位UartFlagStC.usart1_start。

处理数据：
如果处理数据很快的话可以直接放在定时器中断函数里面执行，如果还有比较长的延时函数，或者在执行过程中花费时间太久则可以放入主函数循环中进行处理：
老规矩，先进行封装一层：

/************************************************
| 关键词 |USART1Hanndle
| - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
|  入参  |None- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
| 返回值 |无- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
|  功能  |串口1接收数据处理函数，任务若花费时间较长，
|        |可放置于while()循环中，由定时器确定是否执行。
**************************************************/
void USART1Hanndle(void)
{if(!UartFlagStC.UART1Flag) return;/*********执行任务*************/     printf("%s\r\n",UartFlagStC.UART1String);/****************************/memset(UartFlagStC.UART1String,0,160);UartFlagStC.UART1Counter = 0;UartFlagStC.UART1Flag = 0;
}

主函数实现：

/************************************************
| 关键词 |main
| - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
|  入参  |None
| - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
| 返回值 |无
| - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
|  功能  |主函数入口，配置文件，设置时钟，滴答定时器
|        |周期,并开启看门狗
**************************************************/
int main()
{SystemInit();                      //系统时钟72MHzSysTick_Config(SystemCoreClock/1000);        /* SysTick 1 msec interrupts */TIM2_Init(71,999);//1ms中断一次USARTInit(9600);//波特率为9600while(1){USART1Hanndle();}
}

流程/细节讲解

不同波特率延时时间计算：

可能会有人对void USART1InsetTimer(void)中的溢出时间USART_COUNTER_9600有疑问，不知道如何计算，计算方法如下：

首先，1个字符串口包含起始位，数据位，校验位，停止位，其中有些位长度可以自己设定，
这里我们按一个字节传输有1+8+1+1共10位长度来计算。
波特率表示的意思是在1sec内可以传输的位数，

接下来就是一元一次方程

设1个字节所用时间为X，波特率为9600，则:

(1∗10)/X=9600/1000(ms)(1 * 10) / X = 9600 / 1000(ms)(1∗10)/X=9600/1000(ms)
解得X ≈ 1.04167 ms = 2（X为整型，必须向上取整!）

X代表的意思是一帧数据传输的时间，意思就是每过X单位时间，即有一个数据接受完毕，同时下一个数据也即将接受。
将USART_COUNTER_9600的数值设定为X¹
UartFlagStC.usart1_counter则只要在串口中断函数内清空，那么UartFlagStC.usart1_counter就不会超过X，
那么也就不会将接受完成标志位UartFlagStC.UART1Flag置1;
一旦没有数据继续接收，那么UartFlagStC.usart1_counter在中断函数里面将不断自增，直至超过X，此时接受完成标志位UartFlagStC.UART1Flag将会置1。
同时，时间设定要根据波特率的不同要计算不同的数值。

下载地址：https://download.csdn.net/download/qq_31431301/12287318

实际使用过程中，一定要将USART_COUNTER_9600的设定值大于X，因为在此方法中，串口中断函数不仅要判断数据接收标志位，还有清零置一的操作，实际工作时间肯定要大于X！，一般取3~5倍X的时间。 ↩︎