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【经验分享】STM32使用DMA接收串口数据

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STMCU小助手 发布时间:2022-4-16 21:00
01、概述
% T# H- A& C8 w" x9 \+ c6 X! {4 s1 @/ z9 z1 }: ]% V( l! P0 I
在串口讲解的文章中,示例代码采用中断方式接收和发送数据,中断的好处在于可以及时响应,快速接收到数据,但缺点也很明显,那就是频繁中断,接收1000个字节需要中断1000次,频繁中断就意味着会打断其他代码的执行,对一些应用场景是不允许的。这个时候,使用DMA+串口的组合就可以很好解决这个问题。& T- f; P6 h! C0 U( y

7 ]: N0 p1 W' r( @* ^$ }3 q- v$ ~/ g f6296bed737973b74944a69efd0c4d22.png 4 I5 v: A& L9 u

$ N  b' F9 c$ V2 W6 VDMA每个数据流有8个通道,每个通道映射到不同外设,这有利于针对不同的产品配置不同的DMA外设请求。
( z) _5 Q# @9 _& i& M6 _% f6 I( }- Q* U9 `, f
每个数据流只能配置为映射到一个通道,无法配置为映射到多个通道。即,与数据流不同,每个DMA控制器可以同时配置多个数据流(因为有仲裁器),但每个数据流不能同时配置多个通道(因为只有选择器)。
8 w/ _3 D$ v, T; A( K: D% |' b. H$ k  X2 K4 z$ i/ t
我们使用USART1串口外设,从数据手册中可以查到,USART1的发送和接收都是支持DMA的,使用的是DMA2.' q6 I5 |% @8 H! i- @6 _, f. W
! W" Z& z; F2 v' e- ^5 J
1451b55436b5ef4193f2954ce1c31990.png
, L. `7 p( ^( m, Y- |" u: D
3 I' j6 A7 Q5 V7 b; q7 w3 d接下来我们循序渐进了解DMA在串口中的应用
# n6 f, M9 ?- s+ Q4 ]6 J+ J* x1 T* g. W2 ?, M
02、DMA接收
) A+ t- P+ T- m/ |8 A8 ^我们先配置DMA,将DMA外设和串口联动起来。首先需要配置DMA。( l( }8 k) q2 N$ P

9 j; C5 |) V- m. p; n7 y3 o
  1. void DMA_Config(void)
    0 v2 h2 m; [0 a! k: T
  2. {7 x, Y2 o0 T: s. l* a  I
  3.   DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;2 f( g! D( _5 f7 c1 ~

  4. + j& \$ ~( L# i
  5.   /* Enable DMA clock */% ~8 }9 U( j5 e3 _  }' W
  6.   RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);6 g/ W8 z! C- d" j7 i

  7. 7 r$ r4 ^+ c4 e+ a: l- F9 I
  8.   /* Reset DMA Stream registers (for debug purpose) */7 a$ O* J: X* o1 ~9 H
  9.   DMA_DeInit(DMA2_Stream2);
    ! Z* p0 h1 A& N  a+ G7 U3 f- v

  10. # |$ w) ?9 U; B# J; F4 T
  11.   /* Check if the DMA Stream is disabled before enabling it.
    9 P! E% c; E2 {: R7 ]
  12.      Note that this step is useful when the same Stream is used multiple times:4 k3 b* p* W' ^1 S1 e
  13.      enabled, then disabled then re-enabled... In this case, the DMA Stream disable3 {7 b$ }$ k5 A9 a6 B& ^
  14.      will be effective only at the end of the ongoing data transfer and it will
    . y$ J0 a# h; {" w, I+ K; H' O( w( ]; S
  15.      not be possible to re-configure it before making sure that the Enable bit
    . s6 ?' e6 u6 V* ~- C8 y: ~
  16.      has been cleared by hardware. If the Stream is used only once, this step might 7 d1 X4 t) s9 ^( T) ~
  17.      be bypassed. */
      i5 p6 e, y3 t4 I; F: {
  18.   while (DMA_GetCmdStatus(DMA2_Stream2) != DISABLE)6 n6 s& N6 t: v: u" m
  19.   {
    / S$ o2 i* o4 ^& Q' }4 D9 D, B
  20.   }
    4 S( d, f: L2 z5 a  B% C8 [

  21. * g# E# }; f, B" Y2 G
  22.   /* Configure DMA Stream */
    7 D- ]. K1 j, X
  23.   DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_4;  //DMA请求发出通道/ U& o. n- P' C. U; c
  24.   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR;//配置外设地址/ T. S2 b& s' y0 }
  25.   DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)UART_Buffer;//配置存储器地址' p6 U2 H9 `$ M: R6 ^1 M) I
  26.   DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;//传输方向配置0 c( H8 K! o% l2 D
  27.   DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = (uint32_t)32;//传输大小
    * c5 J3 n- T( A- ^% h
  28.   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址不变. l6 ?) U. ]# E, h0 s! p
  29.   DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//memory地址自增
    2 I* G- y( U; \4 A& c2 Z& v6 q
  30.   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;//外设地址数据单位
    ' M4 I/ P! `- x( u
  31.   DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;//memory地址数据单位
    ( G6 H# I, J* n6 |( p5 v6 O
  32.   DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;//DMA模式:正常模式
    9 U; [, C# u8 h* A4 Y
  33.   DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;//优先级:高/ }. ?/ v6 o+ c$ z! k1 ^* E* ]
  34.   DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;//FIFO 模式不使能.          2 K( e2 S( C4 B9 \5 g: {" @
  35.   DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;// FIFO 阈值选择
    3 o+ s+ O: }- d5 {3 j. v
  36.   DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;//存储器突发模式选择,可选单次模式、 4 节拍的增量突发模式、 8 节拍的增量突发模式或 16 节拍的增量突发模式。
    ) C, C! b  ]9 `
  37.   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;//外设突发模式选择,可选单次模式、 4 节拍的增量突发模式、 8 节拍的增量突发模式或 16 节拍的增量突发模式。
    ) E! u) O+ [- V) |2 S
  38.   DMA_Init(DMA2_Stream2, &DMA_InitStructure);
    ! U0 q- Q: @7 G1 T0 t2 p) F
  39. 7 O0 c' V  D$ i
  40.   /* DMA Stream enable */) c6 x' W7 p, M
  41.   DMA_Cmd(DMA2_Stream2, ENABLE);
    8 Z7 Y5 k- g* e/ c' L
  42. }
复制代码

7 Y- k7 ^9 Q* S) @" r
: q3 O" H$ `0 ?+ t  G除了配置DMA外设外,我们还需要配置串口对应的DMA配置,在手册有一小章节讲解到。' `3 u* L. x4 q9 T3 c( y' O" M) C

/ I" ^* T/ ]. s; j0 a; L: @5 J e95e31ad6d72f10f21e1362a99a2a141.png & R) j  r! L' y7 _. {

; O0 J/ ?6 \& D, D, G$ a' R需要配置的寄存器是USART_CR3寄存器。
5 l! E/ h2 C% I  N  o
+ o) R' i0 o% Y& ?. e 370187d3cf4066f5dbb23bd20d58a987.png ! q* e9 i3 g& [5 Y0 c

' B) N* H6 e, x( d我们可以通过配置USART_CR3寄存器的bit6和bit7使能串口发送和接收DMA。ST的标准外设库同样提供了对应的外设库。/ W& @' _0 z# E% X

' [5 [4 k3 Z% A! P! ^1 n% |* f
  1. void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState NewState)
复制代码
) v$ N4 O9 _' y. d: k
通过上面接口可以配置串口的DMA配置如下:
2 ~2 Z! T' U# H3 N4 V- O/ q& q) r7 [6 Y1 T! N
  1. /*使能串口DMA接收*/
    - H2 n) q. {/ r) A
  2. USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Rx, ENABLE);
复制代码
- S. s# G4 ?( K6 F4 t( r
03、中断
! Q5 T. P; {/ T$ M我们使用DMA+串口解决了频繁中断的问题,但现在有一个问题,我们还需要及时将接收的数据信息通知CPU,以便达到数据的及时性。我们使用DMA和串口两个外设,他们都有自己的中断。! o7 _2 Z' L* |( J, q

9 L1 \+ T  {9 y" \/ V2 |使用DMA中断,如下配置; @3 C/ o1 M! D2 q

* r, U6 G& T; h) d7 W. F
  1. /* Enable DMA Stream Transfer Complete interrupt */
    ) F1 o6 s" H6 `( G- V
  2. DMA_ITConfig(DMA2_Stream2, DMA_IT_TC, ENABLE);
    ( e$ m; A) u! ~% Q

  3. 6 \6 q8 q3 f( p$ f
  4. /* Enable the DMA Stream IRQ Channel */! j" a+ t% x# \3 E/ a2 u' a. m
  5. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA2_Stream2_IRQn;
    9 L+ ?: h" O, u5 b8 Q( f9 R
  6. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    % l) E  k; W- k" [) {) A
  7. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;+ d3 W1 j! z; T% h* U, E
  8. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;. ~+ @  H* `) F% O
  9. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
复制代码
3 g  n( y5 g: e4 ]
当DMA接收完毕时,会产生中断通知CPU取数据。1 K: ]) A6 _7 q5 ?' |) u9 h: S
% `; D# D4 D/ @, t
但这有个明显的缺陷:串口接收一包数据,长度如果小于DMA的缓冲长度,那么久不能触发中断,只能等DMA接收满数据才会产生中断,如果下一包数据迟迟不来,那么这一包就不能被及时响应。
' v; j0 [2 t- f& R# `* J$ U" r# H$ S, b& a8 D: |& V! M1 ~, j
那么我们采用串口中断是一个不错的方案。串口提供了一个空闲中断,“似乎”就是为了DMA专门使用的。% c( |2 D. s, J  g- {

% ?- }( ~4 N6 L/ C7 { fe739d4d5996e64f2182421bfa815264.png 9 p- B% O3 b; x1 L

: w0 e; A; L: Y& W5 b9 E9 v当串口接收一包数据,接收完最后一个字节,没有数据接收时,会产生一个中断,这个时候,CPU就可以取数据。% v4 o/ }: W1 l" K2 U2 E5 f
- W8 L- N, z- L& p3 b
串口的配置知识不再讲解,不太懂的同学请看《STM32串口详解》,串口空闲中断配置如下& I7 V3 {% ~& l
9 ?$ ?2 d  n( C& k# m+ G
  1. USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);
    " v5 a) C- N& B( L
  2. 5 W2 V, U" _, n' e) B1 J  ]
  3. /* Enable the USARTx Interrupt *// W: i6 l; y  X- j. ?/ ?# |+ m
  4. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    # n4 J% j" Y- ]; A1 |
  5. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =0;
    % H0 v& f9 w( i
  6. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    * h$ D0 F6 \4 u/ @
  7. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;- X  {) y$ o' c9 W8 m
  8. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
复制代码

: p# {# @/ }$ c2 `- Q4 n串口中断代码如下
1 _" J+ a/ Q# ^
9 F+ \7 h$ M/ N7 \5 s! E2 I( W
  1. void USART1_IRQHandler(void)
    / u* a/ v) d$ @* g
  2. {! J" i7 i0 _1 _- C
  3.   uint8_t temp;
    " l" [4 {* e, }1 T/ ?
  4.   if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_IDLE) == SET)# C- p# A: C7 U4 N  C2 h' ?1 l
  5.   {9 V/ b1 C1 W1 R' p/ Y
  6.     DealWith_UartData();
    $ Z& e; K( ?6 V! K
  7. //    USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_IDLE);9 j, d, b$ t2 J5 z
  8.     temp = USART1->SR;  . o* X; ]3 [. R3 |& W( c
  9.     temp = USART1->DR; //清USART_IT_IDLE标志  
    $ }4 ~9 z$ e7 N3 c% h5 Z
  10.   }  N) Z; }% M. Y, P; H- K; G3 T
  11. }
复制代码

7 a) @' b4 w0 t$ D8 Y  U( H重点:这里有一个坑!!!
7 j6 o4 I& U- @  {" l8 H$ `3 x
6 f# L& i  J/ r: h( j' T清除空闲中断位的代码是/ n+ ?! x( X& g8 Z
. l) c4 a. H6 z2 `2 L
  1. temp = USART1->SR;   6 V: ^6 |: e6 X5 f! F0 P/ _
  2. temp = USART1->DR; //清USART_IT_IDLE标志
复制代码

( k: w4 N; w  h3 f8 Y& S$ ~证据如下$ }; z5 M# P4 @3 p( N' L' p& S" i3 f

8 _: Y8 M: y$ F( s; f 33a2336da54482dfee049d60b3ffa5c4.png
" K- Z2 m. a$ h! p+ x) r8 f, P. A9 Y; ]2 g2 I; b$ X* [
这一点很坑人,注意。: o9 n, x! q+ G3 t* Z
% z# X6 m! E3 M
04、代码. ?3 l2 b: z4 R+ `
DMA+串口接收的工程代码是开源的,Keil和IAR的工程都有
2 |- |+ k' @" ?* M; t% t/ B5 O: k0 k# N( T
04d695e34eae02b5a48f69c91de7ad33.png / t* v  y& l/ n" m1 }) w" X4 I$ L

' K/ l3 P6 P/ C  p0 e! m33-USART-DMA-Receive         DMA串口接收(没有使用中断)( M8 z% n0 E- X5 h: Q0 n

  M; |5 d! d4 _34-USART-Receive-DMAInterrupt DMA串口接收(DMA中断)
1 s2 i6 p& r3 y+ k3 L# K3 Q( M! u
35-USART-DMA-Receive-Interrupt DMA串口接收(串口空闲中断)
3 O4 p- q7 p& z/ w" F% y0 [- U6 r; i$ L1 ~

* T2 s* T$ P0 o  ~' }7 U& x( s3 @
收藏 评论2 发布时间:2022-4-16 21:00

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2个回答
鹿森 回答时间:2022-4-16 22:04:08

好诶!

晨风65015 回答时间:2024-7-8 09:12:21

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