STM32串口中断卡死主循环问题分析

最新推荐文章于 2025-06-14 17:06:20 发布

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本文针对STM32主控程序中USART2接收中断导致主循环卡死的问题进行详细分析，揭示了问题根源在于Overrun Error，并提供了解决方案。

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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 plaincopy 
    
 void USART2_Istr(void)  
 {    
     if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)  
     {     
         USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_RXNE);  
         USART_ClearITPendingBit(USART2, USART_IT_RXNE);  
         Data = USART_ReceiveData(USART2);  
         //Process Data  
     }  
 }  

（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 plaincopy 
    
 void USART2_NewIstr(void)  
 {    
     if (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_PE) != RESET)  
    {  
        USART_ReceiveData(USART2);  
      USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_PE);  
    }  
       
    if (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_ORE) != RESET)  
    {  
        USART_ReceiveData(USART2);  
      USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_ORE);  
    }  
       
     if (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_FE) != RESET)  
    {  
        USART_ReceiveData(USART2);  
       USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_FE);  
    }  
       
     if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)  
     {     
         USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_RXNE);  
         USART_ClearITPendingBit(USART2, USART_IT_RXNE);  
         Data = USART_ReceiveData(USART2);  
     }  
 }  