STM32 串口 DMA 不定长数据接收：RTO 接收超时中断实现方案

在 STM32 串口通信开发中，不定长数据接收是高频需求。传统方案（定时器计时、IDLE 中断）存在占用资源多、超时配置不灵活等问题。本文基于 ST 官方 LAT1315 应用笔记，详解 “串口 DMA + 接收超时中断（RTO）” 的实现方法，该方案无需额外定时器、超时时间可灵活配置，适用于 STM32 全系列支持 RTO 特性的芯片。

1. 核心原理：RTO 接收超时中断的工作逻辑

1.1 技术核心

1.2 关键机制

• 配置入口：通过 USART_RTOR 寄存器的RTOEN位使能功能，RTO位域配置超时时间（单位：单个数据位的传输时间，即波特率倒数）；
• 计时起始点：随停止位配置不同变化
  • 停止位为 00/11：从停止位末尾开始计时；
  • 停止位为 10：从第二个停止位末尾开始计时；
  • 停止位为 01：从停止位起始开始计时；
• 中断触发：计时超过RTO设定值，且使能RTOIE位时，触发错误中断，通过回调函数处理数据。

1.3 适用前提

• 芯片与外设支持：需确认目标 STM32 芯片及所用 UART/USART 是否支持 RTO 特性（参考对应芯片参考手册）；
• 软件依赖：STM32Cube HAL 库已提供 RTO 相关 API，直接调用即可，无需底层寄存器操作。

2. 实操步骤：从配置到代码实现（以 STM32U575 为例）

2.1 STM32CubeMX 配置

（1）基础参数配置

• 系统时钟：配置为 160MHz；
• UART 配置：USART1，异步模式（Asynchronous），引脚 PA9（TX）、PA10（RX）；
• 串口参数：波特率 115200 bits/s，数据位 8bit，校验位 None，停止位 1bit；
• 中断使能：启用 USART1 全局中断，配置 NVIC 优先级。

（2）DMA 配置

• DMA 通道：USART1_RX 关联 GPDMA1 Channel 0；
• 传输参数：方向 “Peripheral To Memory”，源地址增量禁用，目的地址增量启用，数据宽度均为 Byte；
• 模式配置：正常模式（Circular Mode 禁用），优先级 Low，禁用触发与数据处理功能。

2.2 代码编写与核心配置

（1）宏定义与全局变量

#define MAX_UART_RCV_LEN 10  // 最大接收数据长度
uint8_t Uart_RcvBuf[MAX_UART_RCV_LEN];  // 接收缓冲区
uint16_t Uart_RcvLen;  // 实际接收数据长度

（2）初始化配置（main 函数 USER CODE BEGIN 2 段）

// 1. 配置RTO超时时间：10ms（计算逻辑：波特率/100 = 115200/100 = 1152）
HAL_UART_ReceiverTimeout_Config(&huart1, huart1.Init.BaudRate / 100);
// 2. 使能接收超时功能
HAL_UART_EnableReceiverTimeout(&huart1);
// 3. 启动DMA接收（循环接收，缓冲区满则覆盖）
HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, Uart_RcvBuf, MAX_UART_RCV_LEN);

（3）中断回调函数处理

void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
  if (huart == &huart1) {  // 确认是USART1触发中断
    // 检查是否为DMA模式且触发RTO错误
    if (HAL_IS_BIT_SET(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAR) && 
        (huart->ErrorCode & HAL_UART_ERROR_RTO) == HAL_UART_ERROR_RTO) {
      // 计算实际接收长度：最大长度 - DMA未传输字节数
      uint16_t nb_remaining_rx_data = (uint16_t)__HAL_DMA_GET_COUNTER(huart->hdmarx);
      Uart_RcvLen = MAX_UART_RCV_LEN - nb_remaining_rx_data;
      
      // 此处添加数据处理逻辑（如解析数据、发送响应等）
      // 示例：打印接收数据（需自行实现串口打印功能）
      printf("接收数据长度：%d，数据内容：", Uart_RcvLen);
      for (uint16_t i = 0; i < Uart_RcvLen; i++) {
        printf("%02X ", Uart_RcvBuf[i]);
      }
      printf("rn");
      
      // 清除错误标志，重启DMA接收
      __HAL_UART_CLEAR_ERRORCODE(huart);
      HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, Uart_RcvBuf, MAX_UART_RCV_LEN);
    }
  }
}

3. 核心优势：与传统方案的对比

4. 注意事项与避坑指南

1. 特性兼容性：务必先查阅芯片参考手册，确认所用 UART/USART 是否支持 RTO（如 STM32U5、STM32H7 系列大部分支持，部分低端系列可能不支持）；
2. 超时时间计算：HAL_UART_ReceiverTimeout_Config的第二个参数单位为 “数据位传输时间”，需根据波特率换算（如 115200 波特率下，10ms 对应 115200/100=1152）；
3. DMA 计数器使用：__HAL_DMA_GET_COUNTER用于获取 DMA 未传输的字节数，需注意数据类型转换（避免溢出）；
4. 错误标志清除：处理完 RTO 中断后，需调用__HAL_UART_CLEAR_ERRORCODE清除错误标志，否则无法重启 DMA 接收；
5. 缓冲区大小：MAX_UART_RCV_LEN需根据实际最大接收数据长度配置，避免缓冲区溢出。