串口发送数据的过程中，会中间停几毫秒，为什么？

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在串口发送数据过程中出现中间停顿几毫秒的问题，导致MODBUS的T3.5超时（通常为3.5个字符传输时间），以下是可能原因和解决方案的详细分析：

根本原因分析

1. 
   

   发送流程被打断：

   
   
   
   
   • 即使关闭其他线程或使用DMA，高优先级中断（如系统滴答定时器SysTick、硬件故障中断等）仍可能抢占CPU，导致发送间隔。
   
   
   • DMA传输虽不占用CPU，但若配置为非连续模式（如每次发送后重新配置DMA），或DMA缓存区不连续，仍会产生间隔。
   
   
   
   


2. 
   

   数据分块发送：

   
   
   
   
   • 发送函数内部可能将数据分割成小包（如受限于发送缓冲区大小），包之间产生延迟。
   
   
   
   


3. 
   

   硬件或驱动问题：

   
   
   
   
   • 串口外设时钟不稳定或配置错误（如波特率精度不足）。
   
   
   • 硬件流控（RTS/CTS）意外启用，导致等待对方信号。
   
   
   • 线路干扰或硬件故障。
   
   
   
   


4. 
   

   MODBUS协议要求严格：

   
   
   
   
   • T3.5超时时间极短（例如9600波特率下约3.5ms），任何微小延迟均可能触发超时。
   
   
   
   

针对性解决方案

1. 确保数据连续发送（关键步骤）

• 
  

  禁用中断发送整个帧：
  使用临界区保护，在发送过程中禁止中断：

  
  

   __disable_irq();  // 关闭所有中断
  
   HAL_UART_Transmit(&huart, data, len, HAL_MAX_DELAY);  // 轮询发送
  
   __enable_irq();   // 重新启用中断

  
  

  此方法强制CPU连续发送，避免任何任务/中断抢占。

  
  


• 
  

  优化DMA配置：

  
  
  
  
  • 设置DMA为单次传输模式（Non-Circular），一次性发送完整数据帧。
  
  
  • 确保DMA缓存区连续（如使用__attribute__((aligned(4))对齐内存）。
  
  
  • 启动DMA后等待传输完成，避免分块：
    

    HAL_UART_Transmit_DMA(&huart, data, len);
    
    while (HAL_UART_GetState(&huart) != HAL_UART_STATE_READY) {} // 等待发送完成

  
  
  
  

2. 优化系统配置

• 提升串口中断优先级：
  将UART和DMA中断优先级设置为最高（如NVIC优先级0）：
  

   HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);
  
   HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 0, 0); // 根据实际DMA通道调整



• 检查波特率精度：
  使用示波器测量实际波特率，调整时钟源（如更换高精度晶振）。


• 禁用硬件流控：
  确认串口初始化中未启用RTS/CTS：
  

   huart.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;

3. MODBUS协议层调整

• 延长T3.5超时：
  在PLC端（若可控）适当增加T3.5时间（如调整到15ms），但需确保符合协议标准。


• 添加帧间填充：
  在MODBUS帧之间插入延时（如HAL_Delay(2)），避免PLC误判帧结束。

4. 硬件诊断

• 示波器检查：
  测量TX引脚波形，确认：
  
  
  
  • 字符间隔是否均匀。
  
  
  • 停顿位置是否固定（如每32字节停顿，可能是缓冲区限制）。
  
  


• 更换硬件环境测试：
  尝试不同串口线、接口转换器或单片机型号，排除硬件故障。

验证步骤

1. 
   

   简化测试代码：

   
   

   uint8_t test_data[] = {0x01, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00, 0x02, 0xC4, 0x0B}; // 示例MODBUS帧
   
   __disable_irq();
   
   HAL_UART_Transmit(&huart, test_data, sizeof(test_data), 100); // 轮询发送
   
   __enable_irq();

   
   

   观察此时串口助手是否仍有间隔。

   
   


2. 
   

   测量波形：

   
   
   
   
   • 正常发送时字符间隔应为 1/(波特率) * 10（10位/字符）。例如9600波特率下，字符间隔约1.04ms。
   
   
   • 若仍存在>2ms间隔，则需检查时钟配置或硬件故障。
   
   
   
   

总结建议

• 首选方案：使用临界区+轮询发送（__disable_irq() + HAL_UART_Transmit），确保帧内绝对连续。


• 备选方案：若需DMA，配置为最高优先级单次传输，并等待传输完成。


• 协议层面：协调PLC适当调整T3.5超时时间（如从3.5ms改为5ms），兼容现有硬件限制。

通过上述方法，可消除发送过程中的异常间隔，解决MODBUS超时问题。如仍不生效，需结合示波器进一步诊断硬件时序。