细说STM32单片机USART中断收发RTC实时时间并改善其鲁棒性的另一种方法

目录

一、工程目的

1、目标

2、通讯协议及应对错误指令的处理目标

二、工程设置

三、程序改进

四、下载与调试

1、合规的指令

2、不以#开头，但以；结束，长度不限

3、以#开头，不以;结束，也不包含;，长度不限

4、以#开头，以;结束，长度<5

5、以#开头，以;结束，长度>5

6、非数字位于proBuffer[2]或proBuffer[3]位置

7、';'位于proBuffer[2]或proBuffer[3]位置 

8、时间数值超过范围

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        在本文作者的文章（参考文章）里，细说STM32单片机USART中断收发RTC实时时间并改善其鲁棒性的方法_stm32 usart中断 at指令-CSDN博客  https://wenchm.blog.csdn.net/article/details/143461698，谈到了一种方法，对不同情况下输入的错误指令，在程序中提供了对应的应急处理方法和错误信息提示，提高了程序的鲁棒性和可用性。参考文章的程序中，每次接收5个字节的指令字符，然后对接收到的5个字节数据在updateRTCTime()函数里进行判断和处理。

        本文对参考文章进行了修改，每次接收中断只接收1个字节（也就是1个字符）的数据，先在接收回调（含内部调用的自定义函数）函数里对输入指令的字符串合规性、指令字符串长度长度进行大范围的判断和处理。然后再在updateRTCTime()函数里进行细节（数据头尾格式、数值范围、是否数字、是否指令字）方面的判断和处理。

一、工程目的

1、目标

         再次提供一种新方法，每次接收中断只接收1个字符，重点解决程序设计的鲁棒性：对不同的指令输入的应急容错处理能力、消息提示。

2、通讯协议及应对错误指令的处理目标

         通讯协议（参照参考文章的表格）。

        需要注意的是： 

• 对符合规则的指令字符串输入，比如“#H23;"，程序显示指令字符串，并更新RTC时间；
• 对长度<=5，其他方面符合规则输入，比如“#H3;"，“#HT3;"，“#T23;"，程序显示指令字符串，并消息提示。
• 对以#开头的、指令字符串长度大于5，并且以;结束的输入，比如在串口助手发送“#H236;"，助手会显示;H236，并消息提示，无效的指令。无论多长的数据，其处理规则是，每隔5个字符，后面的数据从左侧开始覆盖前面的数据。
• 对以#开头的、指令字符串长度不限，并不含有;的输入，比如在串口助手发送“#H256"，无论串口助手发送多少次，助手都没有显示，直到串口助手发送包含;在内的且长度不大于5的字符串为止，显示最后接收到的5个字符。并消息提示，无效的指令。
• 不以#开头或不含有#，但以；结尾，长度<=5的字符串输入，显示输入的字符串，并消息提示，无效的指令。
• 不以#开头或不含有#，也不含有；，长度不限的字符串输入，无论串口助手发送多少次，助手都没有显示，直到串口助手发送包含;在内的且长度不大于5的字符串为止，显示最后接收到的5个字符。并消息提示，无效的指令。

二、工程设置

        与参考文章相同。

三、程序改进

        受影响的程序有usart.c，usart.h。

        修改 usart.h，定义RX_CMD_LEN = 1。这个常量用于控制函数HAL_UART_Receive_IT()每次接收数据的长度，修改为1则每次只接收1字节的数据，即1个字符。

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <ctype.h>
/* USER CODE END Includes */extern UART_HandleTypeDef huart2;/* USER CODE BEGIN Private defines */
#define	RX_CMD_LEN 1		    //每次接收到的指令长度1字节
extern uint8_t rxBuffer[];  	//5字节的输入缓冲区，如#H15;
extern uint8_t isUploadTime;	//是否上传时间数据
/* USER CODE END Private defines */void MX_USART2_UART_Init(void);/* USER CODE BEGIN Prototypes */
void on_UART_IDLE(UART_HandleTypeDef *huart);	//IDLE中断函数
void updateRTCTime();							//根据接收指令更新RTC
/* USER CODE END Prototypes */

        修改usart.c，增加一个变量定义rxBufPos和一个宏定义PRO_CMD_LEN。

        此处，切记接收缓存和发送缓存不要赋初值，不然可能引起某些情况下的指令输入产生混乱。

/* USER CODE BEGIN 0 */
#include "rtc.h"
#include <string.h>
#include <stdio.h>/* 新增的两句用于接收不定长数据 */
#define PRO_CMD_LEN 5				// String length must be 5。
uint8_t rxBufPos = 0;				// Receive buffer bit index
/* 新增的两句用于接收不定长数据 */uint8_t	proBuffer[10]; 				//为DEBUG观察方便，两个缓存数组不赋初值
uint8_t	rxBuffer[10];
uint8_t	rxCompleted = RESET;		//HAL_UART_Receive_IT()接收是否完成uint8_t	isUploadTime = 1;			//是否上传时间数据/* USER CODE END 0 */

        修改usart.c，修改函数HAL_UART_RxCpltCallback()和on_UART_IDLE()的代码，修改并删除函数updateRTCTime()冗余的判断和操作。 

/* USER CODE BEGIN 1 */
/*串口接收完毕中断回调函数*/
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{if (huart->Instance == USART2){rxCompleted = SET;__HAL_UART_ENABLE_IT(huart, UART_IT_IDLE); //允许IDLE中断}
}/*IDLE事件中断的检测与处理,获得proBuffer*/
void on_UART_IDLE(UART_HandleTypeDef *huart)
{if (__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(huart, UART_IT_IDLE) == RESET)return;__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(huart); 				//清除IDLE挂起标志__HAL_UART_DISABLE_IT(huart, UART_IT_IDLE); 	//禁止IDLE事件中断if (rxCompleted){uint8_t ch = rxBuffer[0];if(ch == '#')rxBufPos = 0;	                        //收到#则指令头部位置0//最多接收5个字符if (rxBufPos < PRO_CMD_LEN){proBuffer[rxBufPos] = ch;rxBufPos++;// 输入的指令字符串必须#开头，并且包含;无论；是否在末尾，；都代表指令结束if(ch == ';' )	    //遇到；则打印指令并更新RTC{//把接收到的指令字符显示到串口助手HAL_UART_Transmit(huart,proBuffer, strlen((char*)(proBuffer)), 200);HAL_Delay(10);updateRTCTime(); //把接收到的指令更新RTC时间// 每次发送指令到串口助手后清除缓存memset(rxBuffer, '\0', sizeof(rxBuffer));memset(proBuffer, '\0', sizeof(proBuffer));// 位索引复位，这个操作尤其在正确输入之后遭遇错误输入的时候有意义rxBufPos = 0;}}// When the length of the input string is greater than 5 and does not contain';',// the index value is cleared to zero,// and the unfinished string can continue to be received until it encounters';'.if (rxBufPos == PRO_CMD_LEN){rxBufPos = 0;}/*更新完RTC时间后，要把rxCompleted复位，并再次启动串口接收，让程序处于等待串口输入的状�??*/rxCompleted = RESET;/* 再次启动串口接收 */HAL_UART_Receive_IT(huart, rxBuffer, RX_CMD_LEN);}
}/* 对接收到的指令做是否合规的判断，更新修改RTC时间 */
void updateRTCTime()
{unsigned char hello1[]="Invalid command\n";unsigned char hello2[]="Invalid data\n";// Identify the start_bit is '#',the end_bit is ';'or not,
// Regardless of whether the input characters are less than 5 or more than 5,
// they will all be processed by this program in the end.
// No matter how you clear the buffer, the data received next time will not be complete.
// This situation will never improve until the serial port is restarted.if (proBuffer[0] != '#' ||  proBuffer[PRO_CMD_LEN - 1] != ';' ){HAL_UART_Transmit(&huart2,hello1,sizeof(hello1),200);HAL_UART_Init(&huart2);	//重启串口return;}// Identify the data_bit is digits or notif (isalpha(proBuffer[2])  || isalpha(proBuffer[3])){HAL_UART_Transmit(&huart2,hello2,sizeof(hello2),200);return;}//update RTCtimeRTC_TimeTypeDef sTime;RTC_DateTypeDef sDate;/* -0x30 操作用于将ASCII码表示的字符（假设是数字'0'~'9'）转换为其对应的整数 */uint8_t timeSection = proBuffer[1]; //类型字符uint8_t tmp10 = proBuffer[2]-0x30; 	//十位uint8_t tmp1 = proBuffer[3]-0x30; 	//个位uint8_t val= 10*tmp10+tmp1;if (HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN) == HAL_OK){//调用HAL_RTC_GetTime()之后必须调用HAL_RTC_GetDate()以解锁数据，才能连续更新Date and TimeHAL_RTC_GetDate(&hrtc, &sDate, RTC_FORMAT_BIN);switch (timeSection){case 'H': // 修改小时{if(val <= 24)sTime.Hours = val;else{HAL_UART_Transmit(&huart2,hello2,sizeof(hello2),200);return;}}break;case 'M': // 修改分钟{if(val <= 60)sTime.Minutes = val;else{HAL_UART_Transmit(&huart2,hello2,sizeof(hello2),200);return;}}break;case 'S': // 修改秒{if(val <= 60)sTime.Seconds = val;else{HAL_UART_Transmit(&huart2,hello2,sizeof(hello2),200);return;}}break;case 'U':{if( tmp1 == 0){isUploadTime = 0;//pausereturn;}elseisUploadTime = 1; //resume}break;default: // 不是 'H', 'M' , 'S'，'U'则返回{HAL_UART_Transmit(&huart2,hello1,sizeof(hello1),200);}return;}HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN); //设置RTC时间影响到下一次唤醒}
}
/* USER CODE END 1 */

        新增了一个宏定义PRO_CMD_LEN，其值为5，即表示一条指令的长度5字符；

        新增了一个变量rxBufPos，用于表示缓冲区proBuffer的当前存储位置索引。

        调用HAL_UART_Receive_IT()以中断方式接收数据时，长度设置为RX_CMD_LEN=1，这样每收到一个字符，就会执行一次回调函数HAL_UART_RxCplCallback()，这个函数里开启IDLE事件中断后，就会执行on_UART_IDLE()。函数on_UART_IDLE()的功能是对接收到的一个字符ch进行判断和处理。每当起始符为#，就将rxBufPos设置为0；如果rxBufPos小于5，就将ch存入缓冲区proBuffer，并且使rxBufPos加1；如果ch是指令结束符“;”。就调用函数updateRTCTime()对指令进行解析和处理。

        on_UART_IDLE()中第一个判断语句中的函数是__HAL_UART_GET_IT_SOURCE()，不再是__HAL_UART_GET_FLAG()。因为上位机连续发送5字节，MCU串口接收到1字节后就开启了IDLE事件中断，但是因为后续还有连续的数据接收，所以IDLE事件的中断标志位并不会立刻置位，而是在接收完5字节后才置位。如果使用_HAL_UART_GET_FLAG()判断IDLE事件中断的中断标志位，中断一次后就不会再处理后续的数据了。

        相对于参考文章，其它地方的程序修改，都是为了提高程序的容错能力。这些修改，作者都DEBUG过，十分好用。 

四、下载与调试

        本文的重点在于调试。测试各种情况下新设计的程序的鲁棒性：对各种错误的输入的应急处理能力和信息提示。

1、合规的指令

         显示输入的指令字符串，并更新RTC时间。

 

2、不以#开头，但以；结束，长度不限

        只显示最后接收到的5个字符，并消息提示，无效的指令输入。

 

3、以#开头，不以;结束，也不包含;，长度不限

         不论发送多少次，串口助手没显示，直到发送包含；在内且长度<=5的指令后，才只显示最后接收到的5个字符，并消息提示，无效的指令输入。

        依次发送截图中的指令，串口助手没有响应（程序的后台是有相应的） ，直到发送“#H8”，并显示无效的指令。最终的结果的指令是否合规，要看机缘。

4、以#开头，以;结束，长度<5

        显示输入的指令字符串，并消息提示，无效的指令

5、以#开头，以;结束，长度>5

        只显示最后接收到的5个指令字符，并消息提示，无效的指令

 

6、非数字位于proBuffer[2]或proBuffer[3]位置

         显示输入的指令字符，并消息提示，无效的数据。

7、';'位于proBuffer[2]或proBuffer[3]位置 

        只显示；之前的数据。并消息提示，无效的指令。

      

8、时间数值超过范围

        显示输入的指令字符串，并消息提示，无效的数据。