本节目标:

• 通过DMA,无需中断,接收不定时长的串口数据
  

描述:
当在串口多数据传输下,CPU会产生多次中断来接收串口数据,这样会大大地降低CPU效率,同时又需要CPU去做其它更重要的事情,我们应该如何来优化？
5 U. T  ]0 L; ^比如四轴飞行器,当在不停地获取姿态控制方向时,又要去接收串口数据.
答:使用DMA,无需CPU中断便能实现接收串口数据

1.DMA介绍
DMA，全称为： Direct Memory Access，即直接存储器访问， DMA 传输方式无需 CPU 直接
控制传输，通过硬件为 RAM 与 I/O 设备开辟一条直接传送数据的通路，能使 CPU 的效率大为提高。

/ v, f: ~& B. D0 Z$ q9 n

2在main()中调用串口配置函数，初始化串口后，然后使能UART1_RX的DMA接收
2.1在main()函数中，使用以下函数来调用配置函数:

1. uart_init(115200);    //串口初始化为115200

复制代码

; S& t, g% m& p

2.2 uart_init()函数如下:

1. void uart_init(u32 bound){
   . a# L9 s* }. r2 y7 e  j' t" n$ u
2. //GPIO端口设置
   ! h. k. C( C& b+ g- {
3. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
4. USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
   7 s+ r( a( @" l2 n
5. NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
   0 K# Z- B. G4 v8 k6 z
6. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);    //使能USART1，GPIOA时钟
   
7. //USART1_TX GPIOA.9
   
8. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
   - _% K0 J* E. e5 x. A& o
9. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
   & }2 {1 j9 K8 b, W) l* L4 ]
10. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;    //复用推挽输出
    ! r5 j5 C8 Y7 ]9 n& _
11. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9
    
12. 
    
13. //USART1_RX    GPIOA.10初始化
    ! H3 ?% {( E. G
14. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
    ; |1 Z" N! S3 d; c! _0 |0 T
15. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
    & \9 M% H: v8 S5 h9 w
16. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10
    # B# g3 p- F7 z# ]( g% a1 b9 j
17. USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
    
18. USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
    / \4 R4 L( i3 T* i
19. USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
    
20. USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
    & E4 t- v3 K" s4 P; ~6 t8 H. p
21. USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
    * `' b! y+ i7 H9 O0 t) @. `
22. USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;    //收发模式
    ; N# m8 m  Y  Y& y) s
23. 
    
24. USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
    $ N8 J" F8 O! Z2 u2 z& N6 f
25. USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Rx,ENABLE); //使能串口1的DMA接收
    
26. }

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3.在main()中调用DMA配置函数,然后初始化DMA1的UART1_RX通道后，便使能串口1和DMA
, \: m* y' T3 B0 S, v0 k9 q3.1如下图所示,UART1_RX位于DMA1通道5:

所以使用库函数中变量DMA1_Channel5 来配置UART1_RX.

3.2在main()函数中，定义一个接收数组,使用以下3个参数来调用配置函数:

1. u8 USART_RX_BUF[35]; //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.末字节为换行符
   4 L/ R2 d. F! C
2. MYDMA_Config(DMA1_Channel5,(u32)&USART1->DR,(u32)USART_RX_BUF,35);//DMA1通道5,外设为串口1,存储器为SendBuff,长度35，

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3.3 MYDMA_Config()函数如下,最后会调用MYDMA_Enable()开始一次DMA传输！:

1. void MYDMA_Config(DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx,u32 cpar,u32 cmar,u16 cndtr)
   ) T; G8 }: p& K% {3 _
2. {
   
3. RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);    //使能DMA传输
   
4. DMA_DeInit(DMA_CHx); //将DMA的通道1寄存器重设为缺省值
   
5. DMA1_MEM_LEN=cndtr;
   , U" }% L: e  k3 L) m# A( p$ h
6. DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = cpar; //DMA外设基地址
   
7. DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = cmar; //DMA内存基地址
   
8. DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //数据传输方向，从外设到内存
   8 J$ h! {* B- U0 f! ^4 m
9. DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = cndtr; //DMA通道的DMA缓存的大小
   
10. DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外设地址寄存器不变
    ( r" n! U) @- V) i6 k
11. DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //内存地址寄存器递增
    4 [+ g, [5 Y% [3 q" r
12. DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; //数据宽度为8位
    
13. DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //数据宽度为8位
    / T6 L% L: I/ \3 R4 d4 B: d7 r
14. DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; //工作在正常模式
    
15. DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //DMA通道 x拥有中优先级
    
16. DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //DMA通道x没有设置为内存到内存传输
    ! K8 r- o# v" J* c! k  S1 _2 J
17. DMA_Init(DMA_CHx, &DMA_InitStructure); //根据DMA_InitStruct中指定的参数初始化DMA的通道USART1_Rx_DMA 所标识的寄存器
    ( P/ ?0 ^7 F" \- s, D2 T# Y4 R
18. USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口1
    6 m! c# G; N: t) x- p' U- |
19. DMA_Cmd(DMA_CHx, ENABLE); //使能USART1 TX DMA1 所指示的通道
    
20. MYDMA_Enable(DMA1_Channel5);//开始一次DMA传输！
    & a4 G% y6 n- v; V% B$ r
21. }

复制代码

3.4 MYDMA_Enable()函数如下:

1. void MYDMA_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx)
   
2. {
   ) W4 `- U9 Y* a4 ~; H! G
3. DMA_Cmd(DMA_CHx, DISABLE ); //关闭USART1 TX DMA1 所指示的通道
   " n- v% p& d1 r& Z4 l1 l* F
4. DMA_SetCurrDataCounter(DMA_CHx,DMA1_MEM_LEN);//从新设置缓冲大小,指向数组0
   
5. DMA_Cmd(DMA_CHx, ENABLE); //使能USART1 TX DMA1 所指示的通道
   , E( J8 h$ e: A4 h
6. }   

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4.然后当USART_RX_BUF[0]是有数据了,适当的延时10ms,让UCOS继续操作其它进程,就能收到不定长的所有数据啦
8 q( w  ?0 S+ ]2 v9 u! B代码如下(也可以放在无操作系统的while中):

1. if(USART_RX_BUF[0])    //数组0有数据了，说明DMA开始接收一段数据
   
2. {
   - H5 V& b; `9 @
3. delay_ms(10); //延时10ms,让DMA继续接收后面数据的同时,也能跑跑其它进程
   
4. printf("1:%s\r\n",USART_RX_BUF); //打印
   & l- ^% O6 r, T# ?8 J* s- s7 N$ L
5. memset(USART_RX_BUF,0,35);    //清空数组
   / j: |8 [% r) P7 f
6. MYDMA_Enable(DMA1_Channel5);//开始一次DMA传输！
   + _' y; U4 J, H8 Z: Z
7. }

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. q( z2 I" k9 P

上面代码中延时10ms,又能接受多少数据？

在波特率115200下,1S能接受115200位bit,然后一个字节为8位bit,再加上一位停止位,所以可以接受12800个数据.

那么10ms,可以接受128个数据,如果数据数组较大,可以适当的提高延时时间

. a( G4 w) N0 K# L" q9 C& [% w

5.测试效果
如下图所示,输入多少就回显多少，说明已经成功,我这里是设置的接收数组大小为35,如果需要更长的数据，就改变数组大小即可