寫在前面

??在工作中，部分產(chǎn)品使用了ST最新的 HAL驅(qū)動(dòng)庫，發(fā)現(xiàn) HAL 庫 BUG 還是挺多的！本文重點(diǎn)針對(duì)在使用HAL庫的 UART / USART 部分時(shí)，發(fā)現(xiàn)的以下幾個(gè)個(gè)比較嚴(yán)重Bug。其嚴(yán)重影響正常產(chǎn)品中使用！特此備注說明。
??不過需要說明的是，HAL庫的串口驅(qū)動(dòng)確實(shí)很好使用，絕大部分繁雜的工作都被封裝在了 HAL 庫 函數(shù)之中。但是，這種封裝也存在一定的弊端，因?yàn)樽鳛榍度胧疆a(chǎn)品，我不需要大而全的東西，只求精簡高效！
??在使用 USB部分驅(qū)動(dòng)時(shí)，BUG也是不少（目前產(chǎn)品已全部替換使用舊版獨(dú)立版本的USB庫了），后續(xù)文章在說明！HAL庫的USB部分是真的難用！與舊版差多了！

分析解決

如果在DMA發(fā)送過程中，出現(xiàn)串口錯(cuò)誤(可能是發(fā)送錯(cuò)誤，也可能是接收錯(cuò)誤)，將進(jìn)入HAL的中斷處理函數(shù)，但是處理函數(shù)中只處理了DMA的接收部分（將DMA關(guān)閉，清除串口的接收標(biāo)志CR3->DMAR），而對(duì)于發(fā)送的DMA標(biāo)志(CR3->DMAT)則沒有處理，這樣重新初始化后，CR3->DMAT先于DMA通道使能，就導(dǎo)致了再次配置完串口啟用DMA發(fā)送時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。因此 必須在錯(cuò)誤回調(diào)函數(shù)中，顯式清除CR3->DMAT

由于DMA在其設(shè)計(jì)上，在使能時(shí)NDTR會(huì)自動(dòng)重裝之前的值，而串口使用DMA接收時(shí)，通常是工作在循環(huán)模式下，重裝后將導(dǎo)致循環(huán)模式重新計(jì)算，進(jìn)一步導(dǎo)致串口接收循環(huán)覆蓋。（STM32F407手冊(cè)有說明，其他芯片未知）因此，不能在驅(qū)動(dòng)的任何地方關(guān)閉DMA（發(fā)生錯(cuò)誤，重新初始化除外）。

針對(duì)這一點(diǎn)，網(wǎng)上很多文章說，在獲取DMA收到的數(shù)據(jù)長度時(shí)，最好先關(guān)閉DMA，這種情況不適用于循環(huán)模式！

關(guān)于錯(cuò)誤回調(diào)函數(shù)的調(diào)用問題：在DMA模式下，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，根據(jù)HAL庫的設(shè)計(jì)，錯(cuò)誤回調(diào)函數(shù)是在DMA中斷處理函數(shù)中被調(diào)用的。具體流程為：串口接收產(chǎn)生錯(cuò)誤 -> 關(guān)閉使用的DMA -> DMA傳輸完成 -> 產(chǎn)生完成中斷 -> 進(jìn)入DMA中斷處理函數(shù)并發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤，則調(diào)用串口錯(cuò)誤處理函數(shù)。這就導(dǎo)致了在正常傳輸時(shí)，DMA接收中斷是用不到的，但是一旦產(chǎn)生錯(cuò)誤時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生DMA傳輸完成中斷。 因此，DMA接收中斷只在產(chǎn)生錯(cuò)誤時(shí)使用。 寄存器的值具體如下所示：

在之前的使用中，我曾認(rèn)為DMA的接收中斷沒有用到就刪除了，后來發(fā)現(xiàn)無法處理錯(cuò)誤情況！

在HAL庫的設(shè)計(jì)上，調(diào)用對(duì)應(yīng)的反初始化函數(shù)是非常有必要的！例如：對(duì)于串一般需要根據(jù)波特率等信息反復(fù)初始化。但是，在使用了DMA時(shí)，HAL庫在設(shè)計(jì)上將DMA作為MSP部分，而一旦初始化過之后，MSP便不會(huì)再次初始化。這就導(dǎo)致了，DMA接收不會(huì)復(fù)位（NDTR寄存器不會(huì)重裝）。進(jìn)一步導(dǎo)致DMA接收存放數(shù)據(jù)位置有偏移。但是，又不可能先調(diào)用反初始化，再調(diào)用初始化（沒初始化之前，對(duì)應(yīng)的外設(shè)的Handle還沒有賦值）。反初始化必須在初始化后調(diào)用，所以對(duì)于HAL庫的該問題需要進(jìn)行額外處理。以下以串口為例（僅僅是兩處例子，其他庫函數(shù)也可能有問題），說明如下：

/* 問題 一 */ HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Init(UART_HandleTypeDef *huart) {/* 省略 */if(huart->gState == HAL_UART_STATE_RESET) /* 只有在 HAL_UART_STATE_RESET 時(shí)，才會(huì)初始化 MSP部分 */{/* Allocate lock resource and initialize it */huart->Lock = HAL_UNLOCKED;/* Init the low level hardware */HAL_UART_MspInit(huart);}huart->gState = HAL_UART_STATE_BUSY; /* 一旦初始化之后，狀態(tài)即為 HAL_UART_STATE_BUSY *//* 省略 */huart->ErrorCode = HAL_UART_ERROR_NONE;huart->gState= HAL_UART_STATE_READY; /* 最后，狀態(tài)為 HAL_UART_STATE_READY */huart->RxState= HAL_UART_STATE_READY; } /* 問題 二 */ HAL_StatusTypeDef HAL_DMA_Start_IT(DMA_HandleTypeDef *hdma, uint32_t SrcAddress, uint32_t DstAddress, uint32_t DataLength) {/* 省略 */if(HAL_DMA_STATE_READY == hdma->State)/* 只有在 HAL_DMA_STATE_READY 時(shí)，才會(huì)初始化重新賦值DMA */{/* 省略 */}/* 省略 */ }

當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，HAL庫的中斷處理函數(shù)void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart)沒有清除錯(cuò)誤中斷標(biāo)志！導(dǎo)致重新初始化之后，一直不停的進(jìn)入中斷。其手冊(cè)中給出的中斷標(biāo)志清除如下所示：

* @param __FLAG__ specifies the flag to check. * This parameter can be any combination of the following values: * @arg UART_FLAG_CTS: CTS Change flag (not available for UART4 and UART5). * @arg UART_FLAG_LBD: LIN Break detection flag. * @arg UART_FLAG_TC: Transmission Complete flag. * @arg UART_FLAG_RXNE: Receive data register not empty flag. * * @note PE (Parity error), FE (Framing error), NE (Noise error), ORE (Overrun * error) and IDLE (Idle line detected) flags are cleared by software * sequence: a read operation to USART_SR register followed by a read * operation to USART_DR register. * @note RXNE flag can be also cleared by a read to the USART_DR register. * @note TC flag can be also cleared by software sequence: a read operation to * USART_SR register followed by a write operation to USART_DR register. * @note TXE flag is cleared only by a write to the USART_DR register. /** @brief Clears the specified UART pending flag. * @param __HANDLE__ specifies the UART Handle. * This parameter can be UARTx where x: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8 to select the USART or * UART peripheral. * @param __FLAG__ specifies the flag to check. * This parameter can be any combination of the following values: * @arg UART_FLAG_CTS: CTS Change flag (not available for UART4 and UART5). * @arg UART_FLAG_LBD: LIN Break detection flag. * @arg UART_FLAG_TC: Transmission Complete flag. * @arg UART_FLAG_RXNE: Receive data register not empty flag. * * @note PE (Parity error), FE (Framing error), NE (Noise error), ORE (Overrun * error) and IDLE (Idle line detected) flags are cleared by software * sequence: a read operation to USART_SR register followed by a read * operation to USART_DR register. * @note RXNE flag can be also cleared by a read to the USART_DR register. * @note TC flag can be also cleared by software sequence: a read operation to * USART_SR register followed by a write operation to USART_DR register. * @note TXE flag is cleared only by a write to the USART_DR register. * * @retval None */ #define __HAL_UART_CLEAR_FLAG(__HANDLE__, __FLAG__) ((__HANDLE__)->Instance->SR = ~(__FLAG__))

由上可知，想要清除錯(cuò)誤標(biāo)志(FE、PE、NE等)必須先讀取USART_SR register，緊接著讀取USART_DR register。但是中斷處理函數(shù)中沒有該過程！因此，必須在錯(cuò)誤處理函數(shù)中顯示執(zhí)行以上步驟。HAL庫給出了本身清除以上標(biāo)志對(duì)應(yīng)的宏（其實(shí)，任意調(diào)用一個(gè)即可！） ，如下：

/** @brief Clear the UART PE pending flag. * @param __HANDLE__ specifies the UART Handle. * This parameter can be UARTx where x: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8 to select the USART or * UART peripheral. * @retval None */ #define __HAL_UART_CLEAR_PEFLAG(__HANDLE__) \ do{ \__IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \tmpreg = (__HANDLE__)->Instance->SR; \tmpreg = (__HANDLE__)->Instance->DR; \UNUSED(tmpreg); \ } while(0U)/** @brief Clear the UART FE pending flag. * @param __HANDLE__ specifies the UART Handle. * This parameter can be UARTx where x: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8 to select the USART or * UART peripheral. * @retval None */ #define __HAL_UART_CLEAR_FEFLAG(__HANDLE__) __HAL_UART_CLEAR_PEFLAG(__HANDLE__)/** @brief Clear the UART NE pending flag. * @param __HANDLE__ specifies the UART Handle. * This parameter can be UARTx where x: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8 to select the USART or * UART peripheral. * @retval None */ #define __HAL_UART_CLEAR_NEFLAG(__HANDLE__) __HAL_UART_CLEAR_PEFLAG(__HANDLE__)/** @brief Clear the UART ORE pending flag. * @param __HANDLE__ specifies the UART Handle. * This parameter can be UARTx where x: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8 to select the USART or * UART peripheral. * @retval None */ #define __HAL_UART_CLEAR_OREFLAG(__HANDLE__) __HAL_UART_CLEAR_PEFLAG(__HANDLE__)/** @brief Clear the UART IDLE pending flag. * @param __HANDLE__ specifies the UART Handle. * This parameter can be UARTx where x: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8 to select the USART or * UART peripheral. * @retval None */ #define __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(__HANDLE__) __HAL_UART_CLEAR_PEFLAG(__HANDLE__)

在不同芯片的HAL庫中，其處理稍有不同。例如：在STM32F407的庫中，在函數(shù)HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)中會(huì)有調(diào)用__HAL_UART_CLEAR_OREFLAG(huart);，但是，在STM32F205對(duì)應(yīng)的庫中則沒有調(diào)用。具體如下圖：

中斷模式下的接收函數(shù)static HAL_StatusTypeDef UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart)存在越界問題。具體如下：

/* Check that a Rx process is ongoing */ if(huart->RxState == HAL_UART_STATE_BUSY_RX) {if(huart->Init.WordLength == UART_WORDLENGTH_9B){tmp = (uint16_t*) huart->pRxBuffPtr; /* 當(dāng)成16位處理，當(dāng)接收最后一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，導(dǎo)致越界 */if(huart->Init.Parity == UART_PARITY_NONE){*tmp = (uint16_t)(huart->Instance->DR & (uint16_t)0x01FF);huart->pRxBuffPtr += 2U;}else{*tmp = (uint16_t)(huart->Instance->DR & (uint16_t)0x00FF);huart->pRxBuffPtr += 1U;}}else{if(huart->Init.Parity == UART_PARITY_NONE){*huart->pRxBuffPtr++ = (uint8_t)(huart->Instance->DR & (uint8_t)0x00FF);}else{*huart->pRxBuffPtr++ = (uint8_t)(huart->Instance->DR & (uint8_t)0x007F);}} }

STM32F205最新版本(1.7.0)的HAL庫中，對(duì)以上問題（5）已經(jīng)進(jìn)行了修復(fù)！建議更新到最新版本！！！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的STM32 之九 HAL 库串口（USART/UART）驱动 BUG 及解决方法的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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