STM32串口DMA连续发送两帧导致数据部分覆盖怎么解决？

问题描述

使用STM32的串口进行DMA发送（Noraml模式），在某个任务中连续调用两次发送函数log_printf()，但是发回的数据在串口调试助手上显示与预期不符。第一次发送的数据有一部分被第二次发送的数据覆盖，如图所示：





任务代码如下：

/* Log_Task function */
void Log_Task(void const * argument)
{
  /* USER CODE BEGIN Log_Task */
  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
      if(router_rx_flag == 1)
      {
          router_rx_flag = 0;
          log_printf("Get okrn");
          log_printf("%s",router_rx_buffer);
      }
    osDelay(100);
  }
  /* USER CODE END Log_Task */
}
从代码中可以看出，期望的结果应该是下图这样：






log_printf函数代码如下：


/*
* 名称: log_printf
* 功能: 在串口1上打印出日志内容
* 输入: 格式化输出的字符串
* 输出: 无
*/
void log_printf(const char *format ,... )
{
    va_list arg;
    static char tx_buffer[256]={""};


    //把数据处理后放进缓冲区
    va_start(arg, format);
    vsprintf((char *)tx_buffer, format, arg);
    va_end(arg);


    //开始发送数据
    send_to_router((u8 *)tx_buffer,strlen(tx_buffer));
}


send_to_router函数代码如下：


void send_to_router(unsigned char *buffer,unsigned int length)
{
    //等待上一次的数据发送完毕
    while(HAL_DMA_GetState(&hdma_usart1_tx) == HAL_DMA_STATE_BUSY)  osDelay(1);


    /* 关闭DMA */
    __HAL_DMA_DISABLE(&hdma_usart1_tx);


    //开始发送数据
    HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,buffer,length);
    //  while(HAL_DMA_GetState(&hdma_usart1_tx) == HAL_DMA_STATE_BUSY)  osDelay(1); /* 放在此处可以保证每次发送完全,但会占用时间 */
}


串口中断接收处理函数如下：


/*
* 名称: router_parse
* 功能: 接收路由器数据的解析，在回调函数中调用
* 输入: 空闲中断时串口1接收的数据长度
* 输出: 无
*/
void router_parse(uint16_t buffer_len)
{
    char *p_start = NULL,*p_end = NULL;


    /* 只提取一帧NMEA数据,$开头,n结尾 */
    p_start = strchr(usart1_rx_buffer,'$');
    if(p_start != NULL)
    {
        p_end = strchr(p_start,'n');
        if(p_end != NULL)
        {
            memcpy(router_rx_buffer, p_start, (p_end - p_start + 1)); /* 保存数据 */
            router_rx_flag = 1;
        }
    }
}


分析过程
以前一直以为是send_to_router函数中的


    //等待上一次的数据发送完毕
    while(HAL_DMA_GetState(&hdma_usart1_tx) == HAL_DMA_STATE_BUSY)  osDelay(1);


这一句的问题，即由于某种原因导致DMA缓存中数据未发送完全，但DMA状态却被释放了，结果重新开始了新一轮的发送，导致上次数据的后半部分被覆盖。但无论如何调试，都无法证实这个猜想，DMA外设没有出过任何异常。
今天仔细观察了一下，“Getckey”和“Get okrn”和”$Mickeyrn“,为什是第二次发送的内容的后半部覆盖了第一次发送的内容，一般不应该是前半部分”(美元符号，此处会排版出错)Mic”吗？问题的原因可能与状态位无关。于是我再审视了一下send_to_router函数：void send_to_router(unsigned char *buffer,unsigned int length)突然间想到，入参只是一个指针，发送缓存区在log_printf函数中


static char tx_buffer[256]={""};


整理一下，整个发送过程流程如下：


log_printf(“Get okrn”);时，“Get okrn”被装进了tx_buffer，附带一个发送长度8字节。
send_to_router函数中，HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,buffer,length);开启了这个8个字节的发送。
8个字节可能只完成了“Get”的发送， log_printf(“%s”,router_rx_buffer);（即log_printf(“$Mickeyrn“);）已经开始执行。
”$Mickeyrn“被装进tx_buffer，附带一个发送长度9字节。
send_to_router函数中，因为上一次数据还没有发送完全，进入DMA状态等待循环。但是DMA发送指针char *buffer原本指向的那个地址的内容” okrn“已经被”ckeyrn“代替，所以就变成了”Getckeyr“。由于显示原因，只看到”Getckey“。
解决办法
把while(HAL_DMA_GetState(&hdma_usart1_tx) == HAL_DMA_STATE_BUSY) osDelay(1);这一句放到缓存区tx_buffer装载步骤之前即可：


/*
* 名称: log_printf
* 功能: 在串口1上打印出日志内容
* 输入: 格式化输出的字符串
* 输出: 无
*/
void log_printf(const char *format ,... )
{
    va_list arg;
    static char tx_buffer[256]={""};


    //等待上一次的数据发送完毕
    while(HAL_DMA_GetState(&hdma_usart1_tx) == HAL_DMA_STATE_BUSY)  osDelay(1);


    //把数据处理后放进缓冲区
    va_start(arg, format);
    vsprintf((char *)tx_buffer, format, arg);
    va_end(arg);


    //开始发送数据
    send_to_router((u8 *)tx_buffer,strlen(tx_buffer));
}


至于send_to_router函数中的该代码，保留或删除都可以。


后言
很久以前就开始使用STM32的DMA串口发送功能，套路基本上就是曾经的博文《iar中使用DMA+printf+uart1》所描述的那样。后来开始用STM32CubeMX了，把之前的例程稍微做了一些修改，调试成功之后，就一直沿用至今。期间，这个问题困扰了我很久，虽然在写代码时稍微注意一下就可避免其发生，但做威廉希尔官方网站 的人都明白：千里之堤，溃于蝼蚁，放过任何一个小细节都可能在将来引发重大灾难。很庆幸今天能够找到问题的原因。
再回去看来一遍《iar中使用DMA+printf+uart1》，其实这个问题的答案很早就写在里面了。。。
找个时间，我会专门写一篇使用DMA串口Normal模式发送的博文，还是以Cube来创建工程。届时，再用一个例程完整复现和解决这个问题。