了解在MCU中實現(xiàn)串口的不定長數(shù)據(jù)包接收的過程

在MCU的應用中，經(jīng)常需要通過串口進行不定長數(shù)據(jù)包的傳輸。發(fā)送方很簡單，不需特別的考慮，而接收方則需要能夠偵測到數(shù)據(jù)包的結束。接收方的簡單做法是結合串口的IDLE中斷，或使用DMA并利用DMA的超時傳輸機制。

但有些MCU在設計時出于成本上的考慮，簡化了串口接收的IDLE模式以及DMA超時傳輸機制。沒有串口IDLE中斷或者DMA超時傳輸?shù)臋C制，我們就不知道什么時候通信結束了。這種情況下，為了實現(xiàn)通過串口傳輸不定長數(shù)據(jù)包的要求，需要使用軟件和其它片內(nèi)外設的配合，協(xié)同完成指定的功能。

LPC54101系列的UART模塊，支持FIFO的接收超時，能夠方便地實現(xiàn)上述功能。除此之外，本文介紹一種基于LPC54101和SDK，通過使用引腳中斷和定時器配合，實現(xiàn)串口DMA接收超時，實現(xiàn)串口DMA接收超時的機制。

先分析下UART傳輸?shù)臅r序，圖1是一個典型的8位數(shù)據(jù)位1位停止位的串口通信數(shù)據(jù)流。串口每次發(fā)送數(shù)據(jù)時會首先發(fā)送一個起始位，在TTL電平邏輯下，Start位首先是一個下降沿信號。

圖1. 串口接收數(shù)據(jù)時序圖

在串口DMA接收超時系統(tǒng)中，我們需要利用MCU的引腳中斷功能偵測這個下降沿信號，引腳中斷觸發(fā)后告訴系統(tǒng)開始計時。要特別注意的是，當系統(tǒng)偵測到Start位的下降沿后最好關閉引腳中斷，不然后續(xù)數(shù)據(jù)流等信號的下降沿也會觸發(fā)引腳中斷使得整套方案失去了意義(還不如直接用串口接收完成中斷)。

LPC54101的引腳中斷可以在任意IO引腳上使能，所以可以直接把LPC54101的串口接收的引腳的中斷功能打開，并設置成下降沿觸發(fā)。

超時計數(shù)器最好是系統(tǒng)里的低功耗定時器，這個例程中我們用的是LPC54101的RIT定時器。超時的時間設置要考慮到當前串口設置的波特率以及一次串口傳輸?shù)淖畲蟀L。

超時定時器計數(shù)溢出產(chǎn)生中斷后，軟件首先要從DMA的狀態(tài)寄存器中獲取到當前接收到數(shù)據(jù)的長度(對于LPC54101來說，串口DMA接收數(shù)據(jù)的長度在XFERCFGn寄存器中的XFERCOUNT位，如圖2所示)，然后從串口DMA預設置的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)獲取對應的數(shù)據(jù)即可。

圖2. LPC54101 DMA傳輸數(shù)據(jù)長度計數(shù)位

在初始化設置串口對應的DMA通道時，最好設置傳輸長度為可能的最大長度，在接收超時后也別忘記重新復位一下串口對應DMA通道的狀態(tài)，不然本次接收的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)長度還會帶入下次傳輸?shù)倪^程中。

圖3是例程的流程圖，分主程序，串口RX引腳中斷服務程序，超時定時器服務程序三個部分。

圖3. 程序流程圖