????????為大家分享一種串口不定長數(shù)據(jù)接收方案，CPU占用極低，響應(yīng)速度極快，避免了各種無意義的消耗，可以應(yīng)用在任何其他的單片機中，這是我在實際項目當(dāng)中琢磨出來的，目前網(wǎng)上好像沒怎么看到這種做法

首先介紹一下該方案所需的基礎(chǔ)知識：

1. IDLE中斷

????????單片機的串口Idle中斷是一種特殊的中斷，它會在串口接收完數(shù)據(jù)并進(jìn)入空閑狀態(tài)時觸發(fā)，單片機就可以及時處理接收到的數(shù)據(jù)。這個中斷可以在串口通信中避免單片機一直等待數(shù)據(jù)接收而導(dǎo)致系統(tǒng)停止響應(yīng)的情況。原理是單片機在接收串口數(shù)據(jù)時，設(shè)置一個計時器，當(dāng)串口接收完數(shù)據(jù)后，會觸發(fā)計時器，計時器計時結(jié)束后就會觸發(fā)Idle中斷，單片機就可以立即停止接收數(shù)據(jù)，并執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，從而實現(xiàn)對接收數(shù)據(jù)的及時處理

2. DMA

????????DMA（Direct Memory Access，直接內(nèi)存訪問）是一種通過硬件控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)。使用DMA可以使單片機在數(shù)據(jù)傳輸過程中騰出CPU的時間和資源，提高系統(tǒng)的效率和性能。在傳統(tǒng)的單片機系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸通常是通過CPU來實現(xiàn)的，CPU需要不停地從外設(shè)中讀取數(shù)據(jù)，然后再將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存或者反過來，這樣會消耗大量的CPU時間和資源。而使用DMA技術(shù)可以避免這種情況，因為DMA可以通過硬件控制數(shù)據(jù)傳輸，而不需要CPU的干預(yù)。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完成后，DMA會向CPU發(fā)送一個中斷請求，通知CPU數(shù)據(jù)已經(jīng)傳輸完成，CPU可以繼續(xù)執(zhí)行其他的任務(wù)，從而提高了系統(tǒng)的效率和性能。

3. RTOS

????????RTOS（Real-Time Operating System，實時操作系統(tǒng)）是一種專門用于實時應(yīng)用的操作系統(tǒng)。它提供了一些重要的功能，例如任務(wù)調(diào)度、中斷處理、內(nèi)存管理、進(jìn)程間通信等，我使用的是FreeRTOS實時操作系統(tǒng)，其他的操作系統(tǒng)例如RTT，UCOS都是一樣的

4. Notify

????????FreeRTOS中的任務(wù)通知是一種輕量級的進(jìn)程間通信機制，它可以用于不同任務(wù)之間的通信和同步。任務(wù)通知可以讓任務(wù)之間更加靈活地進(jìn)行信息傳遞，從而實現(xiàn)更加復(fù)雜的系統(tǒng)行為。任務(wù)通知是由發(fā)送者向接收者發(fā)送信號的一種機制。當(dāng)發(fā)送者需要向接收者發(fā)送一個信號時，它可以使用任務(wù)通知API將一個通知值發(fā)送給接收者。接收者可以在任何時候等待通知值，當(dāng)通知值到達(dá)時，接收者就會被喚醒，并且可以根據(jù)通知值來執(zhí)行相應(yīng)的操作。任務(wù)通知可以在一定程度上代替二值信號量或者計數(shù)信號量，并且任務(wù)通知更加快速輕便，官方稱任務(wù)通知比二值信號量快了至少45%（不清楚其他的操作系統(tǒng)有沒有任務(wù)通知，但是原理都是類似的，本質(zhì)就是實現(xiàn)一個二值信號量的效果）

下面是整個方案運行的思路：

????????首先配置好串口的收發(fā)，完成串口的初始化，并且啟用idle空閑中斷，然后配置dma，為串口外設(shè)指定dma通道（注意不要使能dma的中斷），創(chuàng)建一個串口數(shù)據(jù)處理任務(wù)，在任務(wù)的死循環(huán)中等待通知，當(dāng)串口接收到一幀數(shù)據(jù)后觸發(fā)中斷，在中斷處理函數(shù)中需要做幾件事情：停止dma通道、復(fù)位中斷標(biāo)志位、計算數(shù)據(jù)的大小、發(fā)送任務(wù)通知、復(fù)位dma計數(shù)、重新使能dma通道，做完這些事之后中斷結(jié)束，串口數(shù)據(jù)處理任務(wù)接到通知，開始直接處理數(shù)據(jù)

（由于發(fā)送任務(wù)通知的時候，從dma中得到了數(shù)據(jù)長度傳遞給了任務(wù)，這帶來了超多好處

????????1.只有觸發(fā)中斷的時候計算一次，運算次數(shù)少，常規(guī)做法需要在中斷中不斷累加計數(shù)

????????2.數(shù)據(jù)處理任務(wù)可以直接根據(jù)數(shù)據(jù)長度進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，無需其他額外的計算步驟

????????3. 接收數(shù)據(jù)的緩沖數(shù)組不需要每次用完都memset清空，因為得到了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)大小，不存在操作越界的問題

對于CPU來說，就像做夢一樣，突然有人叫了你一下，醒來發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)都喂到嘴巴里了）

代碼實現(xiàn)：

1.操作系統(tǒng)的移植

????????STM32可以使用CUBE直接生成(真好)，CH32部分系列可以使用官方移植好的完整工程(真好)，GD32可以參考網(wǎng)上教程自行移植 (笑)

2. 串口配置

????????這段代碼是用來初始化USART1串口模塊，主要包含以下幾個部分：

1. 定義并初始化用于GPIO、USART和NVIC初始化的結(jié)構(gòu)體變量 GPIO_InitStructure、USART_InitStructure 和 NVIC_InitStructure。

2. 使能 GPIOA 和 USART1 的時鐘。

3. 配置 GPIOA 的第 9 個引腳為 USART1 的發(fā)送引腳，配置 GPIOA 的第 10 個引腳為 USART1 的接收引腳。

4. 配置 USART1 的波特率、數(shù)據(jù)位長度、停止位、校驗位、硬件流控制以及發(fā)送和接收模式。

5. 使能 USART1 的空閑中斷。

6. 配置 USART1 的中斷優(yōu)先級和使能中斷。

7. 使能 DMA1 的通道 5 和通道 4，用于 USART1 的接收和發(fā)送。（但是實際上沒用到通道4）

8. 使能 USART1 模塊。

3.DMA通道配置

????????這段代碼是用來初始化DMA1通道5，定義并初始化用于DMA初始化的結(jié)構(gòu)體變量 DMA_InitStructure，最后初始化 DMA1 的通道5。

4.中斷處理函數(shù)

????????首先在文件頂部申明中斷處理函數(shù)，這是申明格式，后面的__attribute__申明一定要加，不然GCC編譯器不知道這是個中斷函數(shù)，其他單片機的申明方法不一樣，需要自行查明

????????函數(shù)實現(xiàn)，首先失能了dma通道，然后讀取串口的發(fā)送和接收寄存器，這一步是為了復(fù)位中斷標(biāo)志位，如果不這么做中斷標(biāo)志位就無法被復(fù)位，會無限進(jìn)中斷，下一步發(fā)送任務(wù)通知，

????????使用xTaskNotifyFromISR函數(shù)

????????參數(shù)分別為（目標(biāo)任務(wù)句柄，通知值（這里發(fā)送數(shù)據(jù)大小），指定通知如何更新任務(wù)的通知，NULL）

????????????不過即使發(fā)送了通知任務(wù)也沒法執(zhí)行，因為現(xiàn)在還卡在中斷里(笑)

????????然后重新設(shè)置dma計數(shù)（比如一開始設(shè)定dma傳輸數(shù)據(jù)大小為20個，接收到3個數(shù)據(jù)后觸發(fā)中斷，此時計數(shù)值為17，所以每次需要將計數(shù)值恢復(fù)到原始大小，不然會導(dǎo)致下次計算出錯）

????????最后重新打開dma通道（這一步是為了復(fù)位內(nèi)存地址，否則數(shù)據(jù)無法放在正確的內(nèi)存里，會導(dǎo)致嚴(yán)重的內(nèi)存越界問題）

5. 數(shù)據(jù)處理任務(wù)

????????首先定義一個變量用于存放任務(wù)通知值（串口數(shù)據(jù)大?。?，然后使能串口dma接口，隨后在死循環(huán)中用xTaskNotifyWait函數(shù)做任務(wù)阻塞，這個任務(wù)會一直卡在這里不執(zhí)行

????????參數(shù)為（進(jìn)入通知時對通知值的操作（這里給0，不操作），退出通知時通知值的操作（給0，不操作），接收通知值的變量地址，超時時間（最大超時））

????????當(dāng)接收到數(shù)據(jù)后，由中斷發(fā)送通知，這里會被解除阻塞狀態(tài)，后面的代碼得以執(zhí)行，這里就直接放自己需要的數(shù)據(jù)出來代碼就可以了，我這里只是簡單的把接收到的數(shù)據(jù)原樣打印出來

后記：

????????這個方法雖好，但是其實稍微有點復(fù)雜，首先是基于操作系統(tǒng)的，如果是裸機程序則無法使用，其次大部分單片機并沒有st那樣的代碼生成工具（CUBE），各種配置過程繁瑣復(fù)雜，很容易出錯，如果用stm32過程會輕松很多

????????操作系統(tǒng)提供了多線程的方便，但也會帶來操作系統(tǒng)的問題，在中斷里面使用操作系統(tǒng)的API一定要使用帶FromISR結(jié)尾的，否則會造成各種死機問題，同時還需要保證該中斷的優(yōu)先級低于操作系統(tǒng)的可屏蔽中斷的優(yōu)先級，否則會出現(xiàn)錯誤的中嵌套，導(dǎo)致死機

????????下面給出完整的代碼，僅供參考：

????????????????????感謝閱讀(≧?≦)?