STM32串口中断卡死主循环问题分析

Posted 2020-11-01 书生侠客

在一项目中，使用STM32作为主控，程序运行一段时间后概率出现主循环卡死现象。

 

问题分析如下：

1、程序USART2不停接收并处理串口数据，波特率115200；

2、主循环卡死；

3、USART1中断及TIM2中断响应函数运行正常；（USART1及TIM2中断优先级均比USART2高）

4、出现现象后，拔掉USART2的接收数据线，现象不能回复正常；

5、出现现象后，拔掉后再插入USART2的接收数据线，现象不能回复正常；

6、并未出现HardFault现象；

 

基于以上4点，可能原因如下：

1、USART2接收中断标志没有清除；

2、堆栈数据溢出，导致程序异常；

        3、USART2中断重入导致异常；

4、USART2中断函数被异常响应；

        5、USART2中断ERR；

 

对于以上可能原因一一分析：

1、中断接收标志清楚问题：

（1）USART2接收中断响应函数如下：

 

[cpp] view plain copy

 

1. void USART2_Istr(void)  
2. {    
3.     if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)  
4.     {     
5.         USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_RXNE);  
6.         USART_ClearITPendingBit(USART2, USART_IT_RXNE);  
7.         Data = USART_ReceiveData(USART2);  
8.         //Process Data  
9.     }  
10. }  

 

 

（2）出现现象后，通过Usart1中断获取到如下信息：

a. USART_GetITStatus(USART2,  USART_IT_RXNE)  == RESET

b. USART_GetFlagStatus(USART2,  USART_FLAG_RXNE)  == RESET

c. 执行USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_RXNE)及 USART_ClearITPendingBit(USART2, USART_IT_RXNE)后无法恢复正常；

 结论：与USART2 RXNE中断标志无关。

 

2、堆栈数据溢出，导致程序异常；

（1）使用2倍栈空间，问题存在，概率不会降低；

（2）使用0.5倍栈空间，问题存在，概率不会提高；

（3）使用0.25倍栈空间，程序运行进入HardFault；

结论：与堆栈无关。

 

3、USART2中断重入导致异常；

（1）使用标志法，确认出现问题时，中断响应函数没有重入；

结论：中断响应函数没有重入。

 

4、USART2中断函数被异常响应；

（1）USART2中断函数可以被正常调用，只是不停进入中断响应函数，卡死主循环；

（2）检查程序Map，没发现与中断响应函数地址相同的函数；

（3）检查中断向量表，没发现异常；

结论：中断函数没有被异常调用；

 

5、USART2中断ERR；

（1）关闭USART2中断，主循环恢复正常；

（2）启动USART2中断，主循环卡死；

（3）获取到DR=0x0000；

（4）USART_GetITStatus取到：RXNE=0,PE=0,TXE=0,TC=0,IDLE=0,LBD=0,CTS=0,ERR=0,ORE=0,NE=0,FE=0；

（5）通过USART_ClearITPendingBit清除CTS,LBD,TXE,TC,RXNE,IDLE,ORE,NE,FE,PE均无法恢复正常；

（6）通过USART_GetFlagStatus：

  a.第一次：CTS=0,LBD=0,TXE=1,TC=1,RXNE=0,IDLE=1,ORE=1,NE=0,FE=0,PE=0

b.第二次：CTS=0,LBD=0,TXE=1,TC=1,RXNE=0,IDLE=0,ORE=0,NE=0,FE=0,PE=0

c.第三次：CTS=0,LBD=0,TXE=1,TC=1,RXNE=0,IDLE=0,ORE=0,NE=0,FE=0,PE=0

（7）通过USART_ClearFlag清除CTS,LBD,TXE,TC,RXNE,IDLE,ORE,NE,FE,PE均无法恢复正常；

分析：

（1）为什么通过USART_GetITStatus获取了所有中断标志，均为RESET（TC、TXE中断没开），还会进中断？

（2）为什么通过USART_ClearITPendingBit清除了所有中断标志，还会进入中断？

（3）为什么关闭USART2中断后再次启动它还会进入卡死状态？

（4）为什么通过USART_GetFlagStatus第一次和第二次读的不一样？而且USART_ClearFlag清掉所有Flag，也没法恢复正常？

 

带着以上几个疑问，查看了参考手册，才恍然大悟！如下：

（1）打开RXNEIE，默认会同时打开RXNE和ORE中断。

（2）必须第一时间清零RXNE，如没及时清零，下一帧数据过来时就会产生Overrun error!

（3）错误就是ORE导致的

出现错误时，读了RXNE=0，出错应该是上图打勾的情况，如下

 

（4）如文档说明，要清除ORE中断需要按顺序读取USART_SR和USART_DR寄存器！

那就是说USART_ClearFlag清掉所有Flag后，还必须读一遍USART_DR寄存器！

      经过测试出现问题后依次读读取USART_SR和USART_DR，程序回复正常！

 

（5）那还有一个问题，为什么USART_GetITStatus读不到ORE中断标志？

读USART_GetITStatus函数就知道了，只有CR3的EIE置1且SR的ORE置1，读出来USART_GetITStatus(USART2,  USART_IT_ORE)  才是 SET。

见CR3的EIE位说明。

 

解决办法，出现通过接收时，通过USART_GetFlagStatus读取ORE，若不为RESET，则读取DR数据丢弃。

修改如下：

 

[cpp] view plain copy

 

1. void USART2_NewIstr(void)  
2. {    
3.     if (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_PE) != RESET)  
4.    {  
5.        USART_ReceiveData(USART2);  
6.      USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_PE);  
7.    }  
8.       
9.    if (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_ORE) != RESET)  
10.    {  
11.        USART_ReceiveData(USART2);  
12.      USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_ORE);  
13.    }  
14.       
15.     if (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_FE) != RESET)  
16.    {  
17.        USART_ReceiveData(USART2);  
18.       USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_FE);  
19.    }  
20.       
21.     if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)  
22.     {     
23.         USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_RXNE);  
24.         USART_ClearITPendingBit(USART2, USART_IT_RXNE);  
25.         Data = USART_ReceiveData(USART2);  
26.     }  
27. }  

 

 

总结：

1、看文档！看文档！还是看文档！（重要的事情要说3遍）

2、库函数用的时候，也要注意其实现，稍有不慎就可能用错。

3、注意USART_GetFlagStatus与USART_GetITStatus的区别，还有中断响应机制。

4、任意时候都要考虑出错处理。

 

查了一下 ，也有人遇到了相同的情况，可参考：

http://blog.csdn.net/love_maomao/article/details/8234039