串口HAL库发送问题

        想了很久，不知道该标题起的是否合适，该篇Blog用于记录在使用HAL库的USART模块时实际遇到的一个涉及发送方式的问题，用于提醒自身同时也希望能帮到各位。

程序问题叙述

         先来看一段代码：

void CusUSART_SendByte_IT( uint8_t Byte )
{  
  while((husart1.State != HAL_USART_STATE_READY));

  HAL_USART_Transmit_IT(&husart1, &Byte, 1);
}

void test_task( void )
{
  for( ; ; )
  {
    HAL_USART_Transmit_IT(&husart1, "TEST RUNNING.\n", strlen("TEST RUNNING.\n"));

    vTaskDelay(1000);

    CusUSART_SendByte_IT( 0x42 );  // ASCII: 0x42  B

    vTaskDelay(1000);
  }
}

        上述代码展示了一个示例RTOS任务，间隔一秒向串口发送字符串"TEST RUNNING.\n"，和字符'B'。理想情况下，串口接收到的数据应该如下所示：

TEST RUNNING.
B

        但将程序烧入芯片后，串口接收到的数据如下图所示：

        可以看到发送的顺序不仅出现错误，发送的字符数据也出现了错误。

原因

        在这里需要先知道HAL_USART_Transmit_IT 与HAL_USART_Transmit方法的本质区别.

• HAL_USART_Transmit

本质是以阻塞方式通过 USART 发送数据。也就是说该方法会将指定的数据缓冲区中的数据通过 USART 发送出去，且CPU 会一直等待直到所有数据都发送完成才会返回。

• HAL_USART_Transmit_IT

该方法本质是以非阻塞方式通过USART发送数据。也就是说该方法只是将缓冲区地址和大小设置好，启动USART传输后会立即返回，实际的传输由后台硬件中断完成，并不会等待USART发送完成再返回!。数据传输完成后，HAL 库会调用回调函数（HAL_USART_TxCpltCallback）通知传输完成。

        了解了两种方法的区别之后，问题就很明显了：

void CusUSART_SendByte_IT( uint8_t Byte )
{  
  while((husart1.State != HAL_USART_STATE_READY));

  HAL_USART_Transmit_IT(&husart1, &Byte, 1);
}

        在该函数中，待发送的字节 Byte 为局部变量，由外部传入。作为局部变量，当调用栈结束后即被销毁。当Transmit_IT方法调用后，将局部变量Byte的地址传入，将传输请求提交给后台后便返回。此时，字符 Byte 的传输并未真正开始抑或是开始了并未完成传输。而此时在HAL_USART_Transmit_IT返回后，该函数(Cus)已经结束，Byte已经被销毁。进而后台真正开始发送时，访问的地址是已经被销毁了的，自然发送的就是错误数据。

        知晓问题之后，对其作如下修改：

void CusUSART_SendByte_IT( uint8_t Byte )
{  
  while((husart1.State != HAL_USART_STATE_READY));

  HAL_USART_Transmit_IT(&husart1, &Byte, 1);

  for(uint32_t i = 0; i < 5000; i++){ }  // 简单阻塞延时.
}

只要保证在发送完毕前变量不被销毁即可。当然这种修改方式并不好，我们做如下修改。

void CusUSART_SendByte_IT( uint8_t Byte )
{  
  static uint8_t temp;

  while((husart1.State != HAL_USART_STATE_READY));

  temp = Byte;

  HAL_USART_Transmit_IT(&husart1, &temp, 1);
}

此时，再将程序烧入，即可得到串口接收到的数据如下：

至于乱序问题，我先把初始化代码贴出：

void CusUSART_Init( uint32_t baudrate )
{

.......

  HAL_USART_Transmit_IT(&husart1, "USART Init OK!", strlen("USART Init OK!"));
}

        在该初始化函数中，有一行关键代码HAL_USART_Transmit_IT(&husart1, "USART Init OK!", strlen("USART Init OK!"));

        初始化函数被调用后，紧接着就启动USART任务开始传输. 而初始化函数末尾使用了Transmit_IT方法发送初始化完毕信息，但是要注意！该方法是非阻塞的！当任务启动开始运行后：

void test_task( void )
{
  for( ; ; )
  {
  	// 此处距离初始化函数中的异步IT发送方法的时间间隔太近了！
    HAL_USART_Transmit_IT(&husart1, "TEST RUNNING.\n", strlen("TEST RUNNING.\n"));

    vTaskDelay(1000);

    CusUSART_SendByte_IT( 0x42 );

    vTaskDelay(1000);
  }
}

  "USART Init OK!"还在发送过程中时就进入了任务中，"TEST RUNNING.\n"再次发出传输请求，但是由于后台仍在处理"USART Init OK!"，因此此次传输请求便被取消了，这也是为什么会先输出B的关键原因所在！

知道了原因，那修改自然不难：

最简单的便是在问题处代码前直接加入延时。

vTaskDelay(1000);

HAL_USART_Transmit_IT(&husart1, "TEST RUNNING.\n", strlen("TEST RUNNING.\n"));

亦或是在提交发送请求后进行检查

void test_task( void )
{
  for( ; ; )
  {
    while(HAL_USART_Transmit_IT(&husart1, (uint8_t *)"TEST RUNNING.\n", strlen("TEST RUNNING.\n")) != HAL_OK)
    {
      vTaskDelay(1);
    }

    vTaskDelay(1000);

    CusUSART_SendByte_IT( 0x42 );

    vTaskDelay(1000);
  }
}

 只要前后留出一定的时间裕度即可。运行结果如下：