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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

article 2024/11/8 21:41:49

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、 proBuffer[0]不是#

3、proBuffer[4]不是;

4、指令长度小于5

5、指令长度大于5

6、proBuffer[2]或proBuffer[3]不是数字

7、';'位于proBuffer[2]或proBuffer[3]位置

在本文作者的文章（参考文章）：细说STM32单片机USART中断实现收发控制的方法_stm32 uart 中断接收-CSDN博客 https://wenchm.blog.csdn.net/article/details/143189217 中作者曾经建立了一个Cube IDE工程，利用STM32单片机的USART2串口中断程序，实现单片机接收由串口助手发送来的指令，根据指令更新RTC时间，再通过USART2串口向串口助手发送RTC时间。

参考文章的缺点是，程序简单，没有考虑到干扰指令的影响。程序的鲁棒性很差，除了必须严格按照表格中的协议输入指令外，程序对于不知情、不甚了解协议得错误输入没有鉴别和应急处理的措施。

本文中，作者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。

一、工程目的

1、目标

除参考文章中提到的设计目的之外，重点解决程序设计的鲁棒性：对不同的指令输入的应急处理能力、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（同参考文件）及不同情景下的对错误指令的应急处理方案，对照表如下：

上位机发送的指令字符串	指令功能	操作说明
#H13;	设置小时，将RTC时间的小时修改为13
#M32;	设置分钟，将RTC时间的分钟修改为32
#S05;	设置秒，将RTC时间的秒修改为5
#U01;	恢复上传时间数据
#U00;	停止上传时间数据
&H13;	proBuffer[0]不是#
#H13!	proBuffer[4]不是;
#HER;#H6R;#HE6;	proBuffer[2]或proBuffer[3]不是数字
#Y13;	proBuffer[1]不是H、M、S、U
#H9;	指令长度小于5	第一次输入，串口助手没有相应，因为，串口接收中断没有接收到足够的5个字节数据，没有产生中断。第二次输入，助手显示#H9;#，执行相应的应急处理程序，清空缓存，重启串口。
#H192;	指令长度大于5	第一次输入。串口助手显示#H192，因为proBuffer[4]不是;执行相应的处理程序
#H19;2	指令长度大于5	第一次输入。串口助手显示#H19；程序正常处理，下一中断，助手显示2**** ，因为proBuffer[0]不是#，执行相应的应急处理程序，清空缓存，重启串口。
#H30;	小时的数值范围不属于[0,24]
#M70;	分钟的数值范围不属于[0,60]
#S70;	秒的数值范围不属于[0,60]

二、工程设置

与参考文章相同。

三、程序改进

受影响的程序只有usart.c，且只需修改其中的函数void updateRTCTime()。

/*根据串口接受来的指令字符串，更新修改RTC时间*/
void updateRTCTime()
{
	unsigned char hello1[]="Invalid command\n";
	unsigned char hello2[]="Invalid data\n";

	/* -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;


//  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 (rxBuffer[0] != '#' ||  rxBuffer[4] != ';')
	{
		HAL_UART_Transmit(&huart2,hello1,sizeof(hello1),200);

		memset(rxBuffer, '\0', sizeof(rxBuffer));
		memset(proBuffer, '\0', sizeof(proBuffer));

		HAL_UART_Init(&huart2);	//重启串口

		rxCompleted = RESET;
		HAL_UART_Receive_IT(&huart2, rxBuffer, RX_CMD_LEN);
		return;
	}

// Identify the data_bit is digits or not
	if (isalpha(proBuffer[2])  || isalpha(proBuffer[3]))
	{
		HAL_UART_Transmit(&huart2,hello2,sizeof(hello2),200);
		memset(proBuffer, '\0', sizeof(proBuffer));
		return;
	}

	//update RTCtime
	RTC_TimeTypeDef sTime;
	RTC_DateTypeDef sDate;
	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 Time
		HAL_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);
							memset(proBuffer, '\0', sizeof(proBuffer));
							return;
						}
				}
				break;
			case 'M': // 修改分钟
				{
					if(val <= 60)
						sTime.Minutes = val;
					else
					{
						HAL_UART_Transmit(&huart2,hello2,sizeof(hello2),200);
						memset(proBuffer, '\0', sizeof(proBuffer));
						return;
					}
				}
				break;
			case 'S': // 修改秒
				{
					if(val <= 60)
						sTime.Seconds = val;
					else
					{
						HAL_UART_Transmit(&huart2,hello2,sizeof(hello2),200);

						memset(proBuffer, '\0', sizeof(proBuffer));
						return;
					}
				}
				break;
			case 'U':
				{
					if( tmp1 == 0)
					{
						isUploadTime = 0;//pause
						return;
					}
					else
						isUploadTime = 1; //resume
					}
				break;
			default: // 不是 'H', 'M' , 'S'，'U'则返回
				{
					HAL_UART_Transmit(&huart2,hello1,sizeof(hello1),200);
					memset(proBuffer, '\0', sizeof(proBuffer));
				}
				return;
		}

		HAL_RTC_SetTime(&hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN); //设置RTC时间影响到下一次唤醒
	}
}