基于 MCXA156 的 UART 不定长接收实现

小恩GG

概述
在串口通信应用中，我们经常会遇到 不定长数据接收 的需求，例如上位机发送一条 AT 命令，或者传感器输出一帧可变长度的数据。传统的定长接收方式（如接收固定 16 字节）显然无法满足需求，因此需要一种机制来自动识别一帧数据的结束位置。
目前SDK中的例子都为lpuart 定长接收。
本文基于 NXP MCXA156 MCU，介绍一种常用的 不定长接收实现方法：

硬件环境：
        开发板：FRDM-MCXA156

软件环境：
        IDE：MCUXpresso IDE v11.9.0
        SDK：SDK Builder | MCUXpresso SDKBuilder (nxp.com)
        基础工程: frdmmcxa156_lpuart_edma_transfer

1. 设计思路
本方案的设计目标是：支持 UART 不定长接收，同时尽量减少 CPU 负担。整体思路如下：
a. DMA 自动接收
使用 eDMA 将 UART 接收数据直接搬运到内存缓冲区，避免逐字节触发中断，提高效率。
b. 空闲中断识别帧结束
当一帧数据接收完成后，UART 硬件会检测到总线空闲并触发 Idle Line 中断。该信号可作为数据帧结束的标志。
c. 计算接收长度
在中断中查询 eDMA 的剩余传输字节数，从而计算实际接收的数据长度。
d. 数据交付处理
将接收到的数据交给应用层进行解析、存储或回显。
e. 重新启动接收
在处理完成后，重新启动 eDMA 接收，为下一帧数据做好准备。


2. 实现方法
2.1 数据处理函数

1. void ProcessReceivedData(uint8_t *data, size_t length)
   
2. {
   
3.     // 回显数据
   
4.     LPUART_WriteBlocking(DEMO_LPUART, data, length);
   
5.     PRINTF("length=%d.\r\n", length);
   
6. }

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2.2 UART 中断回调函数

1. void DEMO_LPUART_IRQHandler(void)
   
2. {
   
3.     uint32_t flags = LPUART_GetStatusFlags(DEMO_LPUART);
   
4. 
   
5.     if (flags & kLPUART_IdleLineFlag)
   
6.     {
   
7. // 清除空闲中断标志
   
8.         LPUART_ClearStatusFlags(DEMO_LPUART, kLPUART_IdleLineFlag);
   
9. 
   
10.         if (g_lpuartEdmaHandle.rxState == kLPUART_RxBusy)
    
11.         {
    
12.               // 计算已接收的数据长度
    
13.             size_t remaining = EDMA_GetRemainingMajorLoopCount(
    
14.                 g_lpuartEdmaHandle.rxEdmaHandle->base,
    
15.                 g_lpuartEdmaHandle.rxEdmaHandle->channel);
    
16.          
    
17.             LPUART_TransferAbortReceiveEDMA(DEMO_LPUART, &g_lpuartEdmaHandle);
    
18.             size_t receivedLength = RX_DMA_BUFFER_SIZE - remaining;
    
19. // 数据交给上层处理
    
20.             ProcessReceivedData(g_rxBuffer, receivedLength);
    
21. 
    
22.             // 重启 DMA 接收
    
23.             lpuart_transfer_t receiveXfer;
    
24.             receiveXfer.data = g_rxBuffer;
    
25.             receiveXfer.dataSize = RX_DMA_BUFFER_SIZE;
    
26.             LPUART_ReceiveEDMA(DEMO_LPUART, &g_lpuartEdmaHandle, &receiveXfer);
    
27.         }
    
28.     }
    
29. }/
    

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2.3 主函数初始化

1. int main(void)
   
2. {
   
3.     BOARD_InitHardware();
   
4. 
   
5.     // UART 初始化
   
6.     // eDMA 初始化和绑定
   
7.     // ... 省略配置 ...
   
8.     // 开启空闲中断
   
9.     LPUART_EnableInterrupts(DEMO_LPUART, kLPUART_IdleLineInterruptEnable);
   
10.     EnableIRQ(DEMO_LPUART_IRQn);
    
11. 
    
12.     // 启动首次接收
    
13.     lpuart_transfer_t receiveXfer;
    
14.     receiveXfer.data = g_rxBuffer;
    
15.     receiveXfer.dataSize = RX_DMA_BUFFER_SIZE;
    
16.     LPUART_ReceiveEDMA(DEMO_LPUART, &g_lpuartEdmaHandle, &receiveXfer);
    
17. 
    
18.     while (1)
    
19.     {
    
20.         // 主循环空转
    
21.     }
    
22. }
    

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3. 系统流程图


4. 测试结果
在实验中，MCXA156 LPUART 被配置为 115200bps，接收来自上位机的变长数据。测试结果如下：
当上位机发送 14 字节数据时，系统正确接收到长度为 14 的数据，并回显。


5. 结语
本文基于 MCXA156 MCU，利用 UART Idle Line 中断 + eDMA 实现了 不定长串口接收。该方案具有以下优点：
灵活性：支持任意长度数据帧，无需固定长度缓冲区；
高效性：DMA 自动搬运数据，CPU 仅在帧结束时介入；
可靠性：利用 UART 硬件的 Idle Line 信号，避免了基于定时器的软件超时判定。
该方法特别适用于 变长协议通信、AT 命令解析、传感器数据采集、工业协议（如 Modbus） 等场景，能够显著提高系统的实时性与可靠性。

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