STM32中FreeRTOS同优先级三任务共用UART的问题解决

问题根源 #

同优先级任务采用时间片轮转调度，当第一个任务调用HAL_UART_Transmit（阻塞式，带100ms超时）时，UART进入忙状态；后续任务切换过来后，同样调用该函数时，UART未就绪，函数会在超时后返回错误（你未检查返回值，因此未察觉），导致发送失败。而不同优先级时，高优先级任务会完成整个发送流程后才让出CPU，因此所有任务都能成功发送。

以下是符合你要求的解决方案（不修改优先级、不用信号量/互斥锁、无循环等待就绪）：

方案1：使用UART中断模式发送（HAL_UART_Transmit_IT） #

将阻塞式发送替换为非阻塞的中断模式，任务发起发送请求后立即返回，UART通过中断完成传输，同优先级任务轮转时每个任务都能成功发起发送。

修改后的任务代码示例：

// 每个任务使用独立缓冲区，避免数据覆盖
static uint8_t t1_buf[] = "T1\r\n";
static uint8_t t2_buf[] = "T2\r\n";
static uint8_t t3_buf[] = "T3\r\n";

void StartDefaultTask(void const * argument)
{
  for(;;)
  {
    // 单次检查UART状态，仅在就绪时发起发送
    if(HAL_UART_GetState(&huart2) == HAL_UART_STATE_READY)
    {
      HAL_UART_Transmit_IT(&huart2, t1_buf, sizeof(t1_buf)-1);
    }
    osDelay(1000);
  }
}

void StartTask02(void const * argument)
{
  for(;;)
  {
    if(HAL_UART_GetState(&huart2) == HAL_UART_STATE_READY)
    {
      HAL_UART_Transmit_IT(&huart2, t2_buf, sizeof(t2_buf)-1);
    }
    osDelay(1000);
  }
}

void StartTask03(void const * argument)
{
  for(;;)
  {
    if(HAL_UART_GetState(&huart2) == HAL_UART_STATE_READY)
    {
      HAL_UART_Transmit_IT(&huart2, t3_buf, sizeof(t3_buf)-1);
    }
    osDelay(1000);
  }
}

// 必须实现UART发送完成回调函数
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  if(huart->Instance == USART2)
  {
    // 可选：发送完成后的后续处理
  }
}

注意：需确保已开启UART的TX中断（CubeMX配置时勾选或代码中手动开启）。

方案2：使用DMA模式发送（HAL_UART_Transmit_DMA） #

利用DMA硬件完成UART发送，完全不占用CPU资源，任务发起发送后立即返回，效率更高。

修改示例：

static uint8_t t1_buf[] = "T1\r\n";
static uint8_t t2_buf[] = "T2\r\n";
static uint8_t t3_buf[] = "T3\r\n";

void StartDefaultTask(void const * argument)
{
  for(;;)
  {
    if(HAL_UART_GetState(&huart2) == HAL_UART_STATE_READY)
    {
      HAL_UART_Transmit_DMA(&huart2, t1_buf, sizeof(t1_buf)-1);
    }
    osDelay(1000);
  }
}

// 另外两个任务替换对应缓冲区即可

// 可选实现DMA发送完成回调
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  if(huart->Instance == USART2)
  {
    // 可选：清理或标记操作
  }
}

注意：需确保CubeMX配置了UART的DMA发送通道，或代码中手动完成DMA初始化。

方案合规性说明 #

• 未修改任务优先级，保持osPriorityNormal；
• 未使用信号量、互斥锁，仅利用HAL库的非阻塞发送机制；
• 仅单次检查UART状态，无循环等待，符合通用单片机编程思路。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Nima Azad