我們通常說的串口，一般指UART（Universal Asynchronous Receiver / Transmitter），通用異步收發傳輸器。

串口是工程師最常用的一種串行外設，但在實際應用中還是會經常遇到各種問題。比如：丟失一字節數據。

今天我們就結合STM32來講講UART相關內容，以及容易丟失一字節數據的問題。

UART幾個標志位

這里重點說一下UART狀態寄存器中的幾個標志位：TXE、 TC、 RXNE、 ORE。

這幾個標志位在編程中經常使用，數據丟失有可能就是對它們操作不當而導致出錯。

TXE：發送數據寄存器為空 （Transmit data register empty）

0：數據未傳輸到移位寄存器

1：數據傳輸到移位寄存器

TC：發送完成 （Transmission complete）

0：傳送未完成

1：傳送已完成

RXNE：讀取數據寄存器不為空 （Read data register not empty）

0：未接收到數據

1：已準備好讀取接收到的數據

ORE：上溢錯誤 （Overrun error）

0：無上溢錯誤

1：檢測到上溢錯誤

UART通信接口

UART常見通信接口有：TTL、 RS232、 RS485。在編程時需要考慮通信接口方式，在長距離通信的時候，需要考慮線路上的延時，如果操作不當也會導致數據丟失。 1.TTL

TTL比較簡單，就是直接連接UART的Tx和Rx引腳，不需要外部轉換。如圖：

注意：Tx和Rx引腳需要交叉連接。

2.RS232

RS-232標準接口是常用的串行通信接口標準之一，規定邏輯“1”的電平為-5V~-15 V，邏輯“0”的電平為+5 V～+15 V。選用該電氣標準的目的在于提高抗干擾能力，增大通信距離。

3.RS485

RS485一般采用兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓撲結構，在同一總線上可以掛接多個節點。

在低速、短距離、無干擾的場合可以采用普通的雙絞線；反之，在高速、長線傳輸時，則必須采用阻抗匹配（一般為120Ω）的RS485專用電纜；而在干擾惡劣的環境下還應采用鎧裝型雙絞屏蔽電纜。

UART接收丟失數據

UART接收丟失數據與軟件和硬件都有可能有關系，下面說幾個常見丟失數據的原因及解決辦法。

1.接收溢出丟失數據

指未及時取走數據導致溢出錯誤而丟失數據，通常是發生在大量數據、以查詢方式接收數據的情況下。在MCU啟動過程中、接收數據過多處理不及時、復雜系統響應不及時等情況都會出現數據丟失的情況。

解決辦法：

及時清除溢出錯誤標志

利用通信協議過濾因數據丟失導致的問題

2.接收中斷丟失數據

使用UART中斷接收數據相比查詢接收數據的方式更常見，中斷方式比查詢方式響應更及時，但不合理處理同樣也會存在數據丟失的情況。

在數據量大時，UART接收中斷函數耗時、優先級低等情況下容易丟失數據。

解決辦法：

中斷函數里減少不必要的耗時

合理分配中斷優先級

使能中斷前清除標志位

3.時鐘誤差導致丟失數據

在通信波特率較高的情況下，如果時鐘誤差加大，很可能導致數據丟失。

解決辦法：

使用更高精度晶振

降低通信波特率

UART發送丟失數據

UART發送丟失數據很多工程師都遇到過，通常情況下是傳輸未完成的原因。

HAL庫已經有幾年了，但還是有很多工程師都使用標準外設庫，這時如果自己封裝接口不當，就會存在發送最后一字節數據丟失的問題。

1.UART傳輸未完成導致數據丟失

如下代碼，只考慮非空，但實際傳輸并未完成。

void UART_SendByte（uint8_t Data）

{

while（RESET == USART_GetFlagStatus（USART1， USART_FLAG_TXE））;

USART_SendData（USART1， Data）;

}

但發送非空不代表發送完成，雖然在某些場合更高效，但某些場合就會導致數據丟失。

比如：使用此函數發送之后進入休眠、關閉接收端設備電源等情況下。

解決辦法：

等待發送完成：

void UART_SendByte（uint8_t Data）

{

while（RESET == USART_GetFlagStatus（USART1， USART_FLAG_TXE））;

USART_SendData（USART1， Data）;

while（RESET == USART_GetFlagStatus（USART1， USART_FLAG_TC））;

}

如果使用標準外設庫，要根據實際情況封裝函數，比如發送超時。

或者使用HAL封裝的接口，代碼包含判斷傳輸完成：

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit（UART_HandleTypeDef *huart， uint8_t *pData， uint16_t Size， uint32_t Timeout）

2.線路延時導致數據丟失

UART通常會使用232或者485以增加傳輸距離和增強干擾。但是一旦數據線路太長就存在傳輸延時的情況，特別是485傳輸長距離，并使用MCU控制傳輸方向的情況下。

解決辦法：

軟件增加延時處理

使用通信協議增加應答機制

3.其他原因

UART應用的場景比較多，有些應用在復雜的工廠，干擾較大從而導致數據丟失；有些應用在溫差較大的環境，時鐘偏移較大導致數據丟失。

解決辦法需要根據實際情況，有針對性解決問題。比如：使用更好的通信線，軟件做好容錯處理等。

審核編輯 ：李倩