使用 UART 空闲中断（IDLE） + DMA 实现非阻塞接收

1. 基本原理

• 空闲中断（IDLE）：当 UART 接收数据后，总线在 1 字节传输时间 内无新数据时触发中断。

• DMA 传输：在后台自动将 UART 接收的数据搬运到内存缓冲区，无需 CPU 干预。

• 协作流程：

  1. 启动 DMA 接收，持续监听 UART 数据。

  2. 当数据到达时，DMA 自动填充缓冲区。

  3. 数据停止传输后，触发空闲中断。

  4. 在中断中计算实际接收长度，处理数据。

2. 硬件与库配置

2.1 硬件使能

• 在 STM32CubeMX 中：

  1. 启用 UART 的 DMA RX 通道。

  2. 启用 UART 的 全局中断（NVIC Settings）。

2.2 代码配置

// 定义全局变量
#define RX_BUFFER_SIZE 64
uint8_t g_rxBuffer[RX_BUFFER_SIZE];  // DMA 接收缓冲区
volatile uint16_t g_rxLength = 0;     // 实际接收数据长度
volatile bool g_rxComplete = false;   // 接收完成标志// 在 main() 初始化中启动 DMA 接收
void UART_Init(void) {// 启用 UART 空闲中断（需手动添加）__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart4, UART_IT_IDLE);// 启动 DMA 接收HAL_UART_Receive_DMA(&huart4, g_rxBuffer, RX_BUFFER_SIZE);
}

3. 中断处理

3.1 空闲中断回调

// 在 stm32xx_it.c 的 USARTx_IRQHandler 中添加空闲中断判断
void USARTx_IRQHandler(void) {if (__HAL_UART_GET_FLAG(&huart4, UART_FLAG_IDLE)) {__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart4);  // 清除空闲中断标志UART_IdleCallback(&huart4);          // 调用自定义处理函数
    }HAL_UART_IRQHandler(&huart4);            // HAL 库默认中断处理
}

3.2 计算数据长度

// 自定义空闲中断处理函数
void UART_IdleCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {if (huart == &huart4) {// 停止 DMA 防止数据覆盖HAL_UART_DMAStop(&huart4);// 计算实际接收数据长度g_rxLength = RX_BUFFER_SIZE - __HAL_DMA_GET_COUNTER(huart->hdmarx);// 设置接收完成标志g_rxComplete = true;}
}

4. 数据处理

4.1 主循环中检测标志

while (1) {if (g_rxComplete) {// 处理接收到的数据（例如 "10.00\r\n"）char *end = strstr((char*)g_rxBuffer, "\r\n");if (end != NULL) {*end = '\0';float power = atof((char*)g_rxBuffer);usRegInputBuf[Addr_Photo_StateRedLaserPower] = (uint16_t)(power * 10);}// 重置状态并重启 DMA 接收g_rxComplete = false;memset(g_rxBuffer, 0, RX_BUFFER_SIZE);HAL_UART_Receive_DMA(&huart4, g_rxBuffer, RX_BUFFER_SIZE);}// 其他任务osDelay(10);
}

5. 关键问题与优化

5.1 数据溢出处理

• 若数据长度超过 RX_BUFFER_SIZE，DMA 会循环覆盖缓冲区（需根据协议启用/禁用循环模式）。

• 建议在协议中设计数据帧长度限制，或增加动态缓冲区。

5.2 错误处理

// 在 DMA 或 UART 错误中断中恢复接收
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {if (huart == &huart4) {HAL_UART_DMAStop(&huart4);memset(g_rxBuffer, 0, RX_BUFFER_SIZE);HAL_UART_Receive_DMA(&huart4, g_rxBuffer, RX_BUFFER_SIZE);}
}

6. 总结

• 优势：

  • 非阻塞接收，极大降低 CPU 占用率。

  • 自动适应不定长数据帧，无需预设超时时间。

  • 高效处理高速数据流（如 115200bps 及以上）。

• 适用场景：

  • 需要实时响应的工业控制设备。

  • 高频数据采集（如传感器网络）。

  • 复杂多任务系统（如 RTOS 环境）。

通过此方案，可彻底解决轮询接收中的超时问题，同时提升系统整体性能和稳定性。实际部署时需根据硬件特性调整缓冲区和中断优先级。