STM32和C#应用程序中的UART通信错误

请原谅我这个令人困惑的问题。我发现它很难描述，因为它涉及面广，令人厌烦。读了它，你就会知道为什么

我在这个问题上纠缠了一个多月，至今没有多大进展。我使用STM32（安装在BluePill板上的STM32F103C8）通过FT232r串行USB转换器与C#应用程序通信。完整的通信协议有点复杂。我在这里编写的代码过于简单，可以非常准确地解释我的问题

STM32执行以下操作

在初始设置中

串行。从2000000开始（是的，它非常高，但我用示波器分析过，信号非常健康；阻抗匹配和时钟抖动非常准确）

等待来自C#end的命令进入循环

在循环中，它执行以下操作

在串行端口上发送长度为N的字节缓冲区。数据包结构为0xAA，N字节，1字节校验和

重复这个循环

在C#端（伪代码）

新线程（（）=>{while（true）IOTick（）；Thread.Sleep（30）；}）.Start（） readBytes定义为

 int readBytes(byte[] buffer, int count, int timeout)
    {
        var st = DateTime.Now;
        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            var b_ = read(timeout);
            if (b_ == -1)
                return i;
            buffer[i] = (byte)b_;
            timeout -= (int)(DateTime.Now - st).TotalMilliseconds;
        }
        return count;
    }


    int buffer2ReadIndex = 0;
    byte[] buffer2= new byte[0];

    int read(int timeout)
    {
        DateTime start = DateTime.Now;

        if (buffer2.Length == 0)
        {
            while (SerialPortObject.BytesToRead <= 0)
            {
                if ((DateTime.Now - start).TotalMilliseconds > timeout)
                    return -1;
                System.Threading.Thread.Sleep(30);
            }
            buffer2 = new byte[SerialPortObject.BytesToRead];
            sp.Read(buffer2, 0, buffer2.Length);
        }
        if (buffer2.Length > 0)
        {
            var b = buffer2[buffer2ReadIndex];
            buffer2ReadIndex++;
            if (buffer2ReadIndex >= buffer2.Length)
            {
                buffer2ReadIndex = 0;
                buffer2 = new byte[0];
            }
            return b;
        }
        return -1;
    }

int readBytes（字节[]缓冲区、int计数、int超时）
{
var st=DateTime.Now；
for（int i=0；i0）
{
var b=buffer2[buffer2ReadIndex]；
buffer2ReadIndex++；
如果（buffer2ReadIndex>=buffer2.Length）
{
buffer2ReadIndex=0；
buffer2=新字节[0]；
}
返回b；
}
返回-1；
}

现在，一切都按预期进行。数据包接收软件事件不迟于每30毫秒（windows滴答时间）触发一次。如果必须在STM端的每个数据包发送之间等待，则问题开始。首先，我怀疑我用于每个数据包发送之间的某些任务的I2C导致了与串行数据的某些硬件或软件冲突，从而导致数据损坏。但后来我注意到，只有在每个数据包发送之间使用Arduino delay（）引入1毫秒的延迟，才会发生同样的情况。现在几乎每秒接收1K个数据包。在成功的报头异常后，几乎每10个数据包中就有1个未完全交付或交付的校验和已损坏，从而导致C#应用程序丢失数据包报头。新的头跟踪显然需要刷新一些字节，从而在通信中丢失一些数据包。即使对于一个能够承受5%数据包丢失的应用来说，这听起来也不算太糟糕，但奇怪的是，当这种异常发生时，数据包接收到的软件中断会在每几百个连续事件后等待超过1秒

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我在这里完全瞎了。即使尝试使用115200波特率，也会以略低的损耗率进行相同的损耗。应该注意的是，在9600波特时，问题不会发生。这是我现在得到的唯一提示。

看来我找到了答案

在深入挖掘SerialPort和SerialPort.base stream类并进行一些文档阅读和基准测试之后，我观察到： SerialPort.BytesToRead更新不统一。DataReceived事件似乎正在跟踪它。当字节达到~200kHz（波特率=2Mbps）时，它几乎会立即更新（最坏的情况是在30ms内）。当它们以约20kHz或更低的频率（使用micrcontroller在时间上均匀间隔）出现时，SerialPort.BytesToRead最多需要400ms才能更新。只有经过十几次30毫秒的更新后才会发生这种情况

因此，观察到这一点，我可以说SerialPort.BytesToRead在两个条件下更新。数据到达后经过了一段时间（此时间不限于30毫秒），或者数据过快

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这是一种奇怪的行为。发生此异常时，不会丢失任何数据。毫不奇怪，在全带宽（200KBps，波特率为2Mbps）下工作时，0.06%的字节丢失。

Thread.Sleep（30）有点令人担忧。您可以在每个循环中占用所有处理器时间，只要处理器在需要完成其他工作时让步；尝试

Thread.Sleep（1）或者，重写代码，使其使用硬件中断而不是轮询从串行端口检索数据（这可能是更好的方法）。请看一个例子。@RobertHarvey，据我理解，Thread.Sleep（1）不会比Sleep（30）好多少。现在不是窗户滴答作响的时间吗？i、 e.一旦线程产生，windows不会在25-30毫秒之前返回上下文？@RobertHarvey。关于硬件中断，它在MS docs here（）上说，串行端口不能保证接收到的每个字节都有一个事件。另外，它需要一个与我的协议不符的EOF字符。
。。。不能保证接收到的每个字节都有一个事件
——这是正确的。您必须读得更远一点：
使用BytesToRead属性来确定要从缓冲区读取的数据量。
 int readBytes(byte[] buffer, int count, int timeout)
    {
        var st = DateTime.Now;
        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            var b_ = read(timeout);
            if (b_ == -1)
                return i;
            buffer[i] = (byte)b_;
            timeout -= (int)(DateTime.Now - st).TotalMilliseconds;
        }
        return count;
    }


    int buffer2ReadIndex = 0;
    byte[] buffer2= new byte[0];

    int read(int timeout)
    {
        DateTime start = DateTime.Now;

        if (buffer2.Length == 0)
        {
            while (SerialPortObject.BytesToRead <= 0)
            {
                if ((DateTime.Now - start).TotalMilliseconds > timeout)
                    return -1;
                System.Threading.Thread.Sleep(30);
            }
            buffer2 = new byte[SerialPortObject.BytesToRead];
            sp.Read(buffer2, 0, buffer2.Length);
        }
        if (buffer2.Length > 0)
        {
            var b = buffer2[buffer2ReadIndex];
            buffer2ReadIndex++;
            if (buffer2ReadIndex >= buffer2.Length)
            {
                buffer2ReadIndex = 0;
                buffer2 = new byte[0];
            }
            return b;
        }
        return -1;
    }