CDC_Transmit_FS发送问题

Question

芯片： stm32f429zgt6
stm32cube: 1.14.1

使用cube自动生成usb_otg_fs代码

未作任何修改，仅将接收函数与发送函数加以应用，下载到板子能收也能发，但是有个问题，上位机通过串口读取数据，多次来回会出现板子发送不出数据但是能正常接收，断点调试也显示ok， 但是上位机未显示数据（上位机没问题，通过多个第三方串口发送也是如此），再次发送后，板子会将上次的数据返回，并没有返回此次应该返回的数据，待下次发送才返回（或者多次未返回，后续一次性返回多个数据，但存在丢失部分），如此出现交错帧，错过几次之后就再也无法发出数据，但接收依然正常，收取与发送均不超过64字节，如果由单片机主动单方向一直发送也不会有问题。

主函数轮询读取环形队列接收的数据，并解析，通过发送函数返回数据

//发送函数
static int usb_send(int32_t inode, const void *pbuf, int32_t length, int32_t offset)
{
    if (USB_INODE != inode)
        return -1;
    memcpy(s_tx_buf_temp, pbuf, length);
    CDC_Transmit_FS(s_tx_buf_temp, length);
    return 0;
}
//接收函数，丢到环形队列，由外部函数解析对应帧
int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t *Buf, uint32_t *Len)
{
    uint32_t wr_index = 0;
    static uint32_t rd_index = 0;

    memcpy(&s_rx_buf_temp[rd_index], Buf, *Len);
    
    wr_index = rd_index + *Len;
    
    if (wr_index == rd_index)
    {
        return -1;
    }
    else if (wr_index > rd_index)
    {
        ring_fifo_put(&s_rxfifo, &s_rx_buf_temp[rd_index], wr_index - rd_index);
    }
    else
    {
        ring_fifo_put(&s_rxfifo, &s_rx_buf_temp[rd_index], USB_RX_SIZE - rd_index);
        ring_fifo_put(&s_rxfifo, s_rx_buf_temp, wr_index);
    }
    rd_index = wr_index % USB_RX_SIZE;  // 更新 rd_index，确保在环形缓冲区内循环

    /* USER CODE BEGIN 6 */
    USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, &Buf[0]);
    USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceFS);
    return (USBD_OK);
    /* USER CODE END 6 */
}

Answer 1

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在使用 STM32F429ZGT6 和 USB OTG FS 进行 USB CDC 通信时，您遇到的问题是上位机无法接收到数据，且出现了数据交错和丢失的现象。根据您提供的代码和描述，以下是一些可能的原因和解决方案：

1. 确保 USB 传输的正确性

• USB 传输缓冲区：确保在发送数据时，USB 传输缓冲区没有被覆盖。CDC_Transmit_FS 函数是异步的，可能在数据发送完成之前就返回了。确保在发送新数据之前，前一个数据包已经完全发送。

• 检查返回值：CDC_Transmit_FS 函数的返回值可以用来判断数据是否成功发送。您可以在发送函数中添加对返回值的检查：

  uint8_t result = CDC_Transmit_FS(s_tx_buf_temp, length);
  if (result != USBD_OK) {
      // 处理发送失败的情况
  }
  

2. 确保环形缓冲区的正确性

• 环形缓冲区的读写指针：在接收函数中，确保读写指针的更新是正确的。您在接收函数中使用了 rd_index 和 wr_index，请确保它们的更新逻辑没有问题。

• 环形缓冲区溢出：检查环形缓冲区是否有溢出情况。您可以在写入数据之前检查缓冲区的剩余空间，确保不会覆盖未读的数据。

3. 处理接收数据的逻辑

• 解析数据的时机：确保在接收到数据后，及时解析并处理数据。如果处理数据的逻辑较慢，可能会导致接收缓冲区溢出。

• 避免阻塞：在解析数据时，避免长时间阻塞。可以考虑使用定时器或中断来处理数据解析，以确保接收数据的及时性。

4. USB CDC 相关设置

• USB CDC 配置：确保 USB CDC 的配置正确，包括波特率、数据位、停止位等设置。与上位机的配置必须一致。

• USB 设备状态：在调试时，检查 USB 设备的状态，确保设备处于正确的工作状态。可以使用 USB 监控工具（如 USBlyzer 或 Wireshark）来监控 USB 数据流。

5. 调试和日志

• 添加调试信息：在发送和接收函数中添加调试信息，记录发送和接收的数据长度、内容等，以便于分析问题。

• 使用逻辑分析仪：如果可能，使用逻辑分析仪监控 USB 数据线，查看实际发送和接收的数据，帮助定位问题。

6. 代码示例调整

以下是对您发送和接收函数的简单调整示例：

// 发送函数
static int usb_send(int32_t inode, const void *pbuf, int32_t length, int32_t offset)
{
    if (USB_INODE != inode)
        return -1;

    // 确保长度不超过缓冲区大小
    if (length > sizeof(s_tx_buf_temp)) {
        return -1; // 错误处理
    }

    memcpy(s_tx_buf_temp, pbuf, length);
    uint8_t result = CDC_Transmit_FS(s_tx_buf_temp, length);
    return (result == USBD_OK) ? 0 : -1; // 返回发送结果
}

// 接收函数
int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t *Buf, uint32_t *Len)
{
    uint32_t wr_index = 0;
    static uint32_t rd_index = 0;

    memcpy(&s_rx_buf_temp[rd_index], Buf, *Len);
    wr_index = rd_index + *Len;

    // 检查环形缓冲区溢出
    if (wr_index >= USB_RX_SIZE) {
        return -1; // 溢出处理
    }

    ring_fifo_put(&s_rxfifo, &s_rx_buf_temp[rd_index], *Len);
    rd_index = wr_index % USB_RX_SIZE; // 更新读指针

    // 重新设置接收缓冲区
    USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, &Buf[0]);
    USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceFS);
    return USBD_OK;
}

总结

通过以上步骤和建议，您应该能够定位并解决 STM32 USB CDC 通信中出现的问题。确保发送和接收的逻辑清晰，避免缓冲区溢出和数据交错。如果问题仍然存在，建议逐步调试并记录数据流，以便更好地理解问题的根源。希望这些信息能帮助您解决问题！