stm32h7 串口 dma 发送长时间运行似乎会卡死，为什么？

针对 STM32H7 串口 DMA 发送长时间运行卡死的问题，结合您的现象描述（线程卡在 rt_device_write、异常 ps 结果），以下是可能的原因和排查建议：

可能原因分析

1. 
   

   DMA 传输未完成导致死锁：

   
   
   
   
   • DMA 发送未触发传输完成中断（TCIF），导致 rt_device_write 等待 DMA_TxComplete 信号量时永久阻塞。
   
   
   • 触发场景：
     
     
     
     • UART 硬件错误（如噪声干扰导致 FE/NE 错误标志置位）。
     
     
     • DMA 配置错误（如数据传输量超出配置范围）。
     
     
     • 中断冲突（其他高优先级中断抢占 DMA 中断）。
     
     
   
   
   
   


2. 
   

   线程调度异常（两个 RUNNING 线程）：

   
   
   
   
   • 线程控制块 (TCB) 内存被破坏，导致调度器状态异常。
   
   
   • 常见根源：
     
     
     
     • 堆栈溢出：发送线程或中断处理栈溢出，覆盖了相邻线程的 TCB。
     
     
     • 内存越界：业务代码写内存时踩踏了 TCB 或 DMA 缓冲区。
     
     
     • 竞态条件：多个线程访问共享资源（如串口设备）时未正确加锁。
     
     
   
   
   
   


3. 
   

   UART/DMA 硬件状态卡死：

   
   
   
   
   • UART 寄存器进入错误状态（如 TE 发送使能位异常复位）。
   
   
   • DMA 传输被挂起（如 EN 位意外清零），且驱动未处理错误恢复。
   
   
   
   


4. 
   

   驱动层缺陷：

   
   
   
   
   • DMA 发送完成中断丢失（如未清除中断标志）。
   
   
   • 未处理 UART 错误中断（如 ORE（溢出错误）、FE（帧错误））。
   
   
   • 资源释放逻辑缺陷（如重复调用 rt_device_close 导致状态机错乱）。
   
   
   
   

排查与解决方案

1. 检查内存完整性

• 堆栈溢出检测：
  
  
  
  • 在 .ld 链接脚本中为线程栈添加哨兵值（Magic Number），定期检查哨兵值是否被修改。
  
  
  • 增大发送线程和 DMA 中断处理栈大小（至少增加 20-30%）。
  
  


• 堆内存检测：
  
  
  
  • 使用 rt_memory_info() 检查堆碎片和分配情况。
  
  
  • 启用 heap 溢出保护（如 RT_DEBUG_MEM）。
  
  

2. 增强 DMA 驱动鲁棒性

• 添加超时机制：
  
  修改 rt_device_write 底层驱动，在等待 DMA 完成信号量时增加超时（例如 500ms），超时后重置 DMA 和 UART：
  

   if (rt_sem_take(&dma->tx_done, RT_TICK_PER_SECOND / 2) != RT_EOK) {
  
       HAL_UART_AbortTransmit(&huart);
  
       HAL_DMA_Abort(&hdma_uart_tx);
  
       HAL_UART_Init(&huart);  // 重新初始化 UART
  
       // 记录错误日志
  
   }



• 处理错误中断：
  
  在 UART 中断服务函数中检查错误标志并恢复：
  

   void UART_IRQHandler(void) {
  
       if (__HAL_UART_GET_FLAG(&huart, UART_FLAG_ORE | UART_FLAG_FE)) {
  
           __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart, UART_CLEAR_OREF | UART_CLEAR_FEF);
  
           rt_sem_release(&dma->tx_done);  // 强制释放信号量
  
       }
  
       // ... 其他中断处理
  
   }

3. 线程安全与资源保护

• 
  

  检查串口设备访问冲突：

  
  
  
  
  • 确保所有调用 rt_device_write 的线程 未共享同一串口设备实例（如有必要，为每个线程创建独立的设备句柄）。
  
  
  • 
    

    在业务代码中使用互斥锁保护串口设备：

    
    

    static rt_mutex_t uart_mutex = RT_NULL;
    
    /* 初始化代码中创建互斥锁 */
    
    uart_mutex = rt_mutex_create("uart_tx", RT_IPC_FLAG_PRIO);
    
    
    
    /* 发送线程中加锁 */
    
    rt_mutex_take(uart_mutex, RT_WAITING_FOREVER);
    
    rt_device_write(device, 0, data, size);
    
    rt_mutex_release(uart_mutex);

    
    
  
  
  
  

4. 监控硬件状态

• 异常时寄存器快照：
  卡死时通过调试器读取以下寄存器：
  
  
  
  • USARTx->ISR（检查 TC, BUSY, FE, ORE 等标志）。
  
  
  • DMAx->LISR/HISR（检查 TCIFx, TEIFx 标志）。
  
  


• 添加调试日志：
  在驱动关键位置添加日志（需考虑性能）：
  

   // 在 DMA 完成中断中
  
   void DMA_IRQHandler(void) {
  
       RT_KPRINTF("DMA TC IRQ, ISR=0x%08X", DMAx->ISR);
  
       // ...
  
   }

5. 长期稳定性测试

• 压力测试工具：
  编写脚本通过串口持续发送数据（如每 100ms 发送 1KB 数据），加速问题复现。


• Watchdog 复位：
  启用独立看门狗（IWDG），设置超时时间 10s，卡死时自动复位。

关键优化点总结

通过以上步骤，重点排查 DMA 传输中断丢失 和 线程栈溢出 两大高频问题。若仍无法解决，建议在卡死阶段通过 JTAG 读取内存和寄存器状态，分析 TCB 是否被破坏或 DMA/USART 寄存器是否处于异常值。

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