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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

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。

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DMA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。

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)。

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.

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接下来我们循序渐进了解DMA在串口中的应用

02、DMA接收
我们先配置DMA,将DMA外设和串口联动起来。首先需要配置DMA。

  1. void DMA_Config(void)
  2. {
  3.   DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;

  4.   /* Enable DMA clock */
  5.   RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);

  6.   /* Reset DMA Stream registers (for debug purpose) */
  7.   DMA_DeInit(DMA2_Stream2);

  8.   /* Check if the DMA Stream is disabled before enabling it.
  9.      Note that this step is useful when the same Stream is used multiple times:
  10.      enabled, then disabled then re-enabled... In this case, the DMA Stream disable
  11.      will be effective only at the end of the ongoing data transfer and it will
  12.      not be possible to re-configure it before making sure that the Enable bit
  13.      has been cleared by hardware. If the Stream is used only once, this step might
  14.      be bypassed. */
  15.   while (DMA_GetCmdStatus(DMA2_Stream2) != DISABLE)
  16.   {
  17.   }

  18.   /* Configure DMA Stream */
  19.   DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_4;  //DMA请求发出通道
  20.   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR;//配置外设地址
  21.   DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)UART_Buffer;//配置存储器地址
  22.   DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;//传输方向配置
  23.   DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = (uint32_t)32;//传输大小
  24.   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址不变
  25.   DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//memory地址自增
  26.   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;//外设地址数据单位
  27.   DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;//memory地址数据单位
  28.   DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;//DMA模式:正常模式
  29.   DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;//优先级:高
  30.   DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;//FIFO 模式不使能.         
  31.   DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;// FIFO 阈值选择
  32.   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。
  33.   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。
  34.   DMA_Init(DMA2_Stream2, &DMA_InitStructure);

  35.   /* DMA Stream enable */
  36.   DMA_Cmd(DMA2_Stream2, ENABLE);
  37. }
复制代码


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。

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需要配置的寄存器是USART_CR3寄存器。

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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。

  1. void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState NewState)
复制代码

通过上面接口可以配置串口的DMA配置如下:

  1. /*使能串口DMA接收*/
  2. USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Rx, ENABLE);
复制代码

03、中断
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。

使用DMA中断,如下配置

  1. /* Enable DMA Stream Transfer Complete interrupt */
  2. DMA_ITConfig(DMA2_Stream2, DMA_IT_TC, ENABLE);

  3. /* Enable the DMA Stream IRQ Channel */
  4. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA2_Stream2_IRQn;
  5. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
  6. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
  7. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  8. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
复制代码

当DMA接收完毕时,会产生中断通知CPU取数据。

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。

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。

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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。

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

  1. USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);

  2. /* Enable the USARTx Interrupt */
  3. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
  4. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =0;
  5. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
  6. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  7. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
复制代码

串口中断代码如下

  1. void USART1_IRQHandler(void)
  2. {
  3.   uint8_t temp;
  4.   if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_IDLE) == SET)
  5.   {
  6.     DealWith_UartData();
  7. //    USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_IDLE);
  8.     temp = USART1->SR;  
  9.     temp = USART1->DR; //清USART_IT_IDLE标志  
  10.   }
  11. }
复制代码

重点:这里有一个坑!!!

清除空闲中断位的代码是

  1. temp = USART1->SR;   
  2. temp = USART1->DR; //清USART_IT_IDLE标志
复制代码

证据如下

33a2336da54482dfee049d60b3ffa5c4.png

这一点很坑人,注意。

04、代码
DMA+串口接收的工程代码是开源的,Keil和IAR的工程都有

04d695e34eae02b5a48f69c91de7ad33.png

33-USART-DMA-Receive         DMA串口接收(没有使用中断)

34-USART-Receive-DMAInterrupt DMA串口接收(DMA中断)

35-USART-DMA-Receive-Interrupt DMA串口接收(串口空闲中断)


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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