为什么 HAL 会减慢 UART 传输速度。？-解网

问：

我正在使用 Nucleo 板 STML073Rz 对频率为 1khz 的正弦波进行采样。我的STMCubeIDE配置如下。

系统频率： HSE 8Mhz

蒂默尔2

预标量：8-1，比分： 100-1，定时器过流频率：10000Hz，触发事件选择：更新事件

模数转换器

预标量：同步时钟模式除以 2， ADC分辨率：8bit分辨率，数据对齐方式：右，外部触发转换源：Timer2触发输出事件

串口2

时钟：sysclock 8Mhz，波特率： 115200，字长：8bit，溢出：禁用

我的要求是对正弦波进行采样，该正弦波以 10000Hz 的采样频率输入 ADC6 通道。我使用以下逻辑将示例发送到网关。

void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
    endOfConversion = 1;
    HAL_GPIO_TogglePin(LD2_GPIO_Port, LD2_Pin);
}

HAL_TIM_Base_Start(&htim2);
HAL_ADC_Start_IT(&hadc);

numsamples=4500;
txcount = 0;
endOfConversion=0;
do
{
    if(endOfConversion==1)
    {
        adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
        HAL_UART_Transmit(&huart1, &adc_value, 1, 10);
        endOfConversion=0;
        txcount+=1;
    }
}while(txcount<=numsamples);
HAL_ADC_Stop_IT(&hadc);

这里只显示逻辑，而不是整个代码。在网关上，我绘制了样本的 FFT，它显示峰值为 2000Hz，而不是 1000Hz。

经过一番调试，我发现 HAL 延迟了 1 字节的传输，因此只有备用样本被发送到网关。

为什么 HAL UART 会延迟传输？

嵌入式 STM32 Nucleo

就像@the-busybee的评论所提到的，UART速度是相关的。UART配置为轮询模式，因此这也很重要。在 115200Hz 波特率线上发送 10 位（不是 ~bytes~，感谢 @pmacfarlane），这将需要大约 ~100us（这是来自 10/115200 的粗略幅度猜测）。HAL_UART_Transmit(&huart1, &adc_value, 1, 10);

上一个带有定时器和ADC事件的时间线发生在后台的硬件中。同时，在主循环中运行的代码同时在前台的软件中发生。如果 UART 传输时间超过 100 微秒，那么以下是正在发生的事情的可能时间表：do {} while

|------|------|-----|-----|------|
^Tim2 IRQ / ADC trigger / HAL_ADC_ConvCpltCallback

|......Auuuuuuur....Auuuuuur......A
  |    | |     ^ The main loop resets the conversion flag with `endOfConversion=0`
  |    | ^ Time spent transmitting the read value over the UART
  |    ^ main loop reads ADC value HAL_ADC_GetValue(&hadc);
  ^ The main while loop is waiting for `if(endOfConversion==1)` to be true

当下一个 irq 发生时，UART 传输仍在进行中，但由于 UART 完成后被重置，因此环路必须等待另一个 TIM2 IRQ 读取和传输另一个样本。endOfConversion

我认为您可以通过在 UART 传输之前重置来解决这个问题，以在上面的软件时间线中取出所有这些“.”状态，如下所示：endOfConversion

    if(endOfConversion==1)
    {
        adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
        endOfConversion=0;       
        HAL_UART_Transmit(&huart1, &adc_value, 1, 10);
        txcount+=1;
    }

如果此解决方案导致有趣的采样率问题，那么您需要做一些更高级的事情，例如缓存数据以供以后传输，或者使用更高的波特率 UART（如果可能）。

这就是我所说的缓存数据，以便在您有足够的内存时稍后传输的意思。

numsamples=4500;
txcount = 0;
endOfConversion=0;
uint16_t samples[4500];
// Measure all of the samples
do
{
    if(endOfConversion==1)
    {
        adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
        samples[txcount] = adc_value;
        endOfConversion=0;
        txcount+=1;
    }
}while(txcount<=numsamples);
HAL_ADC_Stop_IT(&hadc);

// Transmit the samples
for(int i = 0; i < numsamples; i++){
    adc_value = samples[i]
    HAL_UART_Transmit(&huart1, &adc_value, 1, 10);
}

我已经按照您的建议进行了检查，但是我仍然有问题，损失有所减少。现在，随机样本会丢失，而不是备用请求。我也尝试过使用传输中断方法。即使在中断方法中，我也发现了样本损失。我在 uart complete 回调中切换了一个引脚并扰乱了频率。它显示 2.51Khz。也就是说，数据以 5.02Khz 的速度发送

0赞 GandhiGandhi 10/20/2023

UART花费的时间比我想象的要多，我不知道为什么。确保 UART 配置为异步模式，禁用硬件流控制，并且没有奇偶校验位。同样，只是为了进行实验，尝试将 UART 字长配置为“9 位，包括奇偶校验”，并尝试仅发送 8 位 adc 读数，而不是使用 .也许这足以加快速度。HAL_UART_Transmit(&huart1, &adc_value, 1, 8)

0赞 GandhiGandhi 10/20/2023

如果这仍然不起作用，我在最后添加了一个片段来尝试。

0赞 pmacfarlane 10/26/2023

我建议不要将 HAL 用于 UART。使用LL驱动接口，或手动戳数据寄存器。HAL 有如此多的开销，尤其是在调用每个字节时。

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为什么 HAL 会减慢 UART 传输速度。？

Why HAL slow down the UART transmission.?

蒂默尔2

模数转换器

串口2

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