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stm32 USB与USART串口之间如何实现数据互转？

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问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 什么是静态链表？静态链表优缺点是什么？ STM32 USB与USART串口之间如何实现数据互转？ 0
2021-12-8 06:41:08　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 lining870815844 该类别下有 32 个回答。邀请回答 h1654155275.6678 该类别下有 32 个回答。邀请回答举报王秀珍相关推荐 • stm32 USB与USART串口数据是如何实现互转的 1669 • STM32如何实现USB转串口功能？ 1586 • 如何去实现STM32的USART串口接收数据处理呢 746 • 如何实现STM32的USART串口通信？ 531 • STM32的USART串口通信该怎样去实现呢 506 • 如何实现STM32 USART串口通讯？ 420 • 如何去实现STM32F1 USART串口通信的软硬件设计呢 826 • 如何去实现STM32F407的USB转串口功能呢 3161 • 在STM32测试串口的时候如何实现在开发板和上位机之间传输数据？ 1154 • 如何使用usart完成stm32的串口通信？ 756 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 如果CSDN和知乎无法看到图片，欢迎来到我的博客我的博客有哪个大佬教下我知乎的markdowm外链图片显示问题~感激不尽 1.背景项目想要的效果 [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-hK4lGQT4-1611042352755)(https://raw.githubusercontent.com/casojie/blog_image/master/solo_blog/16110189338073.png)] 项目需求，在stm32F072中，有四个USB CDC设备，四个Usart串口，现将它们命名为Usart1-Usart4,CDC1-CDC4,它们之间一一对应，在串口x收的数据需转发至CDCx,CDCx收到的数据需要抓发到对应的Usartx,如CDC1收到的数据，需要使用USART1发送出去 CDC1<------转发------>USART1 CDC2<------转发------>USART2 CDC3<------转发------>USART3 CDC4<------转发------>USART4 承接上一篇malloc队列在stm32的问题：stm32 malloc队列缓存 malloc在stm32不可靠，运行一段时间后,返回来非法地址 malloc在USB和USART接收中断中使用,大数据时会导致丢失后半部分数据 [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-JMzJQCfm-1611042352765)(https://raw.githubusercontent.com/casojie/blog_image/master/solo_blog/16110195154716.png)] 上诉问题也可能是我其他代码和设置导致的,既然动态的malloc不行，那就换静态的 2.静态链表 2.1 什么是静态链表？说白了，就是用大数组做的队列，事先申请一块大的内存空间(如：a[100][2]),之后想办法串联起来，我弄个图就懂了。如下图的数组: [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-j3Ke9E2s-1611042352771)(https://raw.githubusercontent.com/casojie/blog_image/master/solo_blog/16110217364958.png)] a[0]的next为1,那么a[a[0].next]==a[1],这样的话是不是相当于下图: [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-fP2hpuz0-1611042352777)(https://raw.githubusercontent.com/casojie/blog_image/master/solo_blog/16110224213453.png)] 下图只画了五个节点，上面是十个节点 2.2 静态链表优缺点动态和静态链表的优缺点都结合了静态优点:分配“新空间”快速，比malloc要快上不少，其本质是从数组里找出空闲的元素，不是实际意义上的分配真实内存空间缺点:数组的局限性，其限制了它最大大小，如上图(最多只能有10个节点) 其实本质上是可以将静态和动态链表结合的，当静态链表长度不够时，调用真正意义上的malloc动态分配新的大空间，不过这就是后话了. 3.项目中的静态链表队列回到项目，代码的逻辑结构如下:USBCDC/USART的中断函数里取出接收的数据，写入各种缓存区，在使用USART/USBCDC发送函数发出 [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-BAD5hQRc-1611042352785)(https://raw.githubusercontent.com/casojie/blog_image/master/solo_blog/16110195154716.png)] 4路USBCDC，分别为CDC1-CDC4,4路的USART1-USART4 为每个CDCx---USARTx都维护一个队列,都维护一个R,W指针。R：出队端,W:入队端维护一个空闲节点队列,方便维护和分配 3.1 USBCDCx数据转USARTx 3.1.1 所需的变量则声明定义一下变量: typedef struct U*_Usart_Inode{ //节点 u_char string[64];//数据域 u_int8_t next; //后续节点 u_int8_t string_len;//当前节点string使用的长度 }UChain_Inode; typedef struct CHAIN_TABLE{//存储R ,W指针，表示一个队列 uint8_t Write_Point; uint8_t Read_Point; }Chain_Table; typedef struct U_Usart_Buff{ UChain_Inode inode[70]; //声明 Chain_Table U_Usart_Ready_Point;//空闲节点队列指针 }U_usart_buff; //--------------------------------------------------- U_usart_buff U_Buff;//USB转USART缓存队列 Chain_Table U*x_buff_Point[4];//四路CDCx四个链表变量的意义都在注释中,只是封了一些结构体，原理一样的 3.1.2 使用前的初始化 void USB_Usart_Buff_init() { uint8_t pos=0; / Index next * 0 1 * 1 2 * 2 3 * 3 4 * / U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Read_Point=0;//R指0 for(pos=0;pos<70;pos++) //将空闲节点串起来 { U_Buff.inode[pos].next=pos+1; U_Buff.inode[pos].string_len=0; } //空闲节点next赋值一个无效值 U_Buff.inode[70-1].next=0xFF; //最后一个节点无后续节点,则next初始化为0xFF U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Write_Point=70-1;//R指向69最后一个数据 for(pos=0;pos<4;pos++)//分配至少四个 { Ux_buff_Point[pos].Write_Point=Ux_buff_Point[pos].Read_Point=malloc_U(1); //只有一个节点的情况 U_Buff.inode[Ux_buff_Point[pos].Write_Point].next=0xFF;//W指针无效 U_Buff.inode[Ux_buff_Point[pos].Write_Point].string_len=0; } } 将空闲队列建立起来，初始时，所有的节点都没有使用，空闲队列应包含所有节点初始化USBx转USARTx链表,开始时都只分配一个节点 [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-BHRODbFm-1611042352787)(https://raw.githubusercontent.com/casojie/blog_image/master/solo_blog/16110245651830.png)] 上图就是初始化后的结果,R0为空闲链表的R，W0为空闲链表的W,R1,W1链表USBCDC1,R2,W2=CDC2,etc R0因为分配了四个节点给四个链表，则R0移动到[4],R1,W1指向[0],其他类似,当Rx=Wx时，表示队列为空(我知道这会带来一些问题) 3.1.3 调用使用他们封装假malloc和free uint8_t malloc_U(uint8_t num)//从空闲队列中出队一个空闲节点 { uint8_t pos=0; uint8_t R=(U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Read_Point); uint8_t W=(U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Write_Point); uint8_t R_return=R; for(pos=0;pos { if(R!=W) { R=U_Buff.inode[R].next; U_Buff.inode[R].string_len=0; } else break; } if(pos!=num)//节点数量不足 { return 0xFF; } else //分配成功 { U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Read_Point=R; return R_return; } } void free_U(uint8_t index)//释放一个节点//入队空闲队列 { num1--; uint8_t R=(U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Read_Point); uint8_t W=(U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Write_Point); U_Buff.inode[W].next=index; W=U_Buff.inode[W].next; U_Buff.inode[W].next=0xFF; U_Buff.inode[W].string_len=0; U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Write_Point=W; } USBCDC中断函数接收数据 static int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t Buf, uint32_t Len,uint8_t epnum) { / USER CODE BEGIN 6 / uint8_t USART_Index=epnum-CDC_OUT_EP-1;//判断来自哪个CDC uint8_t W=&(U**x_buff_Point[USART_Index].Write_Point);//CDC对应链表W uint8_t pos=0; for(pos=0;pos<(Len);pos++) //拷贝到来的数据,一包大小最大64,USB2.0最大包长度 U**_Buff.inode[W].string[pos]=Buf[pos]; U**_Buff.inode[W].string_len=pos;//长度 U**_Buff.inode[W].next=malloc_U*(1);//分配一个节点 if(U_Buff.inode[W].next!=0xFF) //申请新节点success { W=U*_Buff.inode[W].next; U**_Buff.inode[W].next=0xFF; U**_Buff.inode[W].string_len=0; } else //fail malloc { } USBD_CDC_SetRxBuffer(&hU*DeviceFS_CDC, &Buf[0]); USBD_CDC_ReceivePacket(&hUDeviceFS_CDC,epnum); return (USBD_OK); / USER CODE END 6 / } 发送处理队列内的内容 void Update_USB_RECV() { uint8_t pos=0; uint8_t R=NULL; uint8_t old_string=0xFF; for(pos=0;pos<4;pos++)//遍历四个CDCx队列，看看哪个有数据 { R=&(U*x_buff_Point[pos].Read_Point); if(U_Buff.inode[R].string_len!=0&& USART_info[pos].huart.gState==HAL_UART_STATE_READY) { // printf("USB: %dn",U**_Buff.inode[R].string_len); HAL_UART_Transmit(&(USART_info[pos].huart),U**_Buff.inode[R].string,U**_Buff.inode[R].string_len,0xFFFF); U**_Buff.inode[R].string_len=0; if(U**_Buff.inode[R].next!=0xFF)//判断是否有后续节点 { old_string=R; R=U**_Buff.inode[R].next; free_U**(old_string); } } } } 3.1.4 代码细节分析其实上面的代码是有一个不好的地方，空闲队列判断是空的条件是R0=W0，这意味着，空闲队列至少会占用一个节点，这就会浪费一个节点的资源。后面我会再分析为什么要浪费这个节点空间（省去了很多事） 3.2 USARTx转USBCDCx 3.2.1 代码这部分要复杂一些,原因来自USARTx的接收中断，如接收字符串"0123456789",则if(__HAL_UART_GET_IT(huart,UART_IT_RXNE)!=RESET)分支运行10次，一个字符一次，if(__HAL_UART_GET_IT(huart,UART_IT_IDLE)!=RESET)运行一次，最后一个字符接收后产生,标记传输已完成变量的声明和mallo和free与上面基本一样 //USARTx数据接收函数 void USART_RXIN_IDLE_Recever(UART_HandleTypeDef huart,uint8_t index) { static uint8_t buff_num=0; uint16_t save_full_cache=0xFF+1; uint8_t W=&(Usartx_buff_Point[index].Write_Point); uint8_t string_len=&(Usart_Buff.inode[W].string_len); if(__HAL_UART_GET_IT(huart,UART_IT_RXNE)!=RESET) //接收的数据,一字符一次 { if(string_len<64) { Usart_Buff.inode[W].string[(string_len)++]=huart->Instance->RDR; } else save_full_cache=huart->Instance->RDR; // SET_BIT(USART_MAP[index]->RQR, USART_RQR_RXFRQ);//清空标志位 if(string_len>=64) //当前节点已满 { Usart_Buff.inode[W].next=malloc_Usart(1); if(Usart_Buff.inode[W].next!=0xFF) { W=Usart_Buff.inode[W].next; Usart_Buff.inode[W].next=0xFF; Usart_Buff.inode[W].string_len=0; if(save_full_cache!=0xFF+1) //中断1字符cache,A已>64，但Ｗ仍然指向Ａ，下一字符来时，懂了吧 Usart_Buff.inode[W].string[Usart_Buff.inode[W].string_len++]=save_full_cache; } else { //申请失败 } } } if(__HAL_UART_GET_IT(huart,UART_IT_IDLE)!=RESET) //一次传输完成标识 { __HAL_UART_CLEAR_IT(huart,UART_CLEAR_IDLEF); //clear flag of RXINE if(string_len!=0&&string_len<64)//防止无数据时的IDLE中断，和防止malloc和上面多重复一次的情况 { string_len+=LEN_OFFSET; //标记该节点数据完成 Usart_Buff.inode[W].next=malloc_Usart(1); if(Usart_Buff.inode[W].next!=0xFF) //申请成功 { W=Usart_Buff.inode[W].next; Usart_Buff.inode[W].next=0xFF; Usart_Buff.inode[W].string_len=0; } else { //申请失败,无需做任何事 } } } } //USBCDC发送 void Update_USART_RECV() { uint8_t pos=0; uint8_t current_point=0xFF; uint8_t string_len=0; u_char string=NULL; for(pos=0;pos<4;pos++) { current_point=Usartx_buff_Point[pos].Read_Point; if(current_point!=0xFF&& Usart_Buff.inode[current_point].string_len>=64&& ((USBD_CDC_HandleTypeDef )(hU**DeviceFS_CDC.pClassData))->TxState==0) { string=Usart_Buff.inode[current_point].string; string_len=Usart_Buff.inode[current_point].string_len; CDC_Transmit_FS(string, string_len%LEN_OFFSET, CDC_IN_EP+1+pos); } } } //USB回调判断数据是否成功发送 static uint8_t USBD_CDC_DataIn(USBD_HandleTypeDef pdev, uint8_t epnum) { USBD_CDC_HandleTypeDef hcdc = (USBD_CDC_HandleTypeDef )pdev->pClassData; PCD_HandleTypeDef hpcd = pdev->pData; if (pdev->pClassData != NULL) { if ((pdev->ep_in[epnum].total_length > 0U) && ((pdev->ep_in[epnum].total_length % hpcd->IN_ep[epnum].maxpacket) == 0U)) { / Update the packet total length / pdev->ep_in[epnum].total_length = 0U; / Send ZLP / USBD_LL_Transmit(pdev, epnum, NULL, 0U); // printf("USBD_CDC_DataIn.1264n"); } else { hcdc->TxState = 0U; //从这开始,其他的不用看 //完成的标志,//free节点 if(epnum>=CDC_OUT_EP1&&epnum<=CDC_OUT_EP4) { uint8_t Usart_Index=epnum-2; uint8_t last_inode=Usartx_buff_Point[Usart_Index].Read_Point; if(last_inode!=0xFF&&Usart_Buff.inode[last_inode].next!=0xFF) //有后续节点 { Usartx_buff_Point[Usart_Index].Read_Point=Usart_Buff.inode[last_inode].next; // Usart_Buff.inode[last_inode].next= Usartx_buff_Point[Usart_Index].Read_Point; free_Usart(last_inode); } else { Usart_Buff.inode[last_inode].string_len=0; } } //这里 } return USBD_OK; } else { return USBD_FAIL; } } 3.2.2 代码细节分析道理和原理都是一样的，有几种情况需要考虑当空闲队列用完时：W无法偏移到新节点 USARTx接收中断如何标记本次数据传输完成：让string_len偏移+65标记,则发送端只要判断string_len>=64即可发送，发送时%65即可 4.为什么要浪费一个节点空间? 这当时是一个bug，之前的代码是不会浪费这个节点空间的,判断空闲队列为空时,R0=W0=0xFF,这里先说这个链表队列的最基本的原则 mallo函数只能改动R指针,Free只能改动W指针,不能同时改动:先上bug代码 uint8_t malloc_U(uint8_t num) { uint8_t pos=0; uint8_t R=(U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Read_Point); uint8_t W=(U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Write_Point); uint8_t R_return=R; for(pos=0;pos { if(R!=W) //有 { R=U_Buff.inode[R].next; U_Buff.inode[R].string_len=0; } else if(R==W&&R!=0xFF) //仅剩一个空闲 { W=0xFF; //再无空闲节点 R=0xFF; } else //无空闲节点R==W&&R==0xFF { break; } } if(pos!=num)//节点数量不足 { return 0xFF; } else //分配成功 { U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Read_Point=R; U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Write_Point=W; return R_return; } } void free_U(uint8_t index)//释放一个节点 { uint8_t R=(U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Read_Point); uint8_t W=(U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Write_Point); if(W==0xFF) //没有空闲节点的情况 { R=W=index; U_Buff.inode[W].next=0xFF; U_Buff.inode[W].string_len=0; } else //有空闲节点的情况,往下走 { U_Buff.inode[W].next=index; W=U_Buff.inode[W].next; U_Buff.inode[W].next=0xFF; U_Buff.inode[W].string_len=0; } U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Read_Point=R; U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Write_Point=W; } 现考虑一种情况:此时空闲队列里有一个节点[5],现进入free_U()函数准备释放[6](空闲队列加入[6])，进入函数后复制一份R0,W0为RF，WF,接着进入else分支,WF下移到[6]，还没走出else分支，这时malloc_USB()由于中断函数内，得意插队执行,但此时R0和W0均没有改变仍然指向[5],把[5]分配出去,R0=W0=0xFF，分配完成。接着中断恢复继续指向free_U(),执行最后下面两句话,又对R0,W0赋值。照成空闲链表队列断裂.我也考虑过全部的Rx,Wx都换成指针，都仔细分析仍然有问题。而设定mlloc只操作R指针，Free只操作W指针，就像在R，W之间插入了一张隔板，避免了他们冲突，R指针就一直只能等于W或者后面 U_Buff.U_Usart_Ready_Point.Read_Point=R; U_Buff.U*_Usart_Ready_Point.Write_Point=W; [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ovs1C9Uu-1611042352790)(https://raw.githubusercontent.com/casojie/blog_image/master/solo_blog/16110400841799.png)] 5.后续问题还远远没有结束,由于有两个空闲队列，一共浪费了128B的空间，这在单片机上仅有的16K内存来说还是有点不应该，或许有其他更好的办法，希望大佬给给意义，之所以设计缓冲区，是因为USBCDC与USART的速率严重不对等,最后的办法还是对USBCDC进行速度控制，但是不会也没找到相关资料。

2021-12-8 14:43:28 评论举报彭菲