【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

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文章简介:	STM32使用DMA接收串口数据

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。

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.

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。

void DMA_Config(void)
2 O' {( n3 {) A; }
{
" s6 f2 \6 z) E1 i3 Y1 v6 b
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
) ]# d! l% ]9 d' ^& k1 U$ \' q
$ K9 O1 a/ v; L) F, }! e6 Y) p6 \
/* Enable DMA clock */* L% [9 f$ l4 y( a( A2 C7 k
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);
7 j0 o% [( O. K3 K* W. F
5 o$ x" u- S) K
/* Reset DMA Stream registers (for debug purpose) */
, g5 S& ]. U7 ^, {5 ` F b0 U& F
DMA_DeInit(DMA2_Stream2);- E ]; Q$ d/ |1 y
/ K2 l# E! Z: Y( R' k( C
/* Check if the DMA Stream is disabled before enabling it.
. d! X1 L. s7 b( H$ t
Note that this step is useful when the same Stream is used multiple times:
3 Q" i0 P3 n# H
enabled, then disabled then re-enabled... In this case, the DMA Stream disable
+ k3 I2 G W- m- ?
will be effective only at the end of the ongoing data transfer and it will
4 c$ Y) Q7 _( T _
not be possible to re-configure it before making sure that the Enable bit
6 q2 }2 Y, e' n/ k
has been cleared by hardware. If the Stream is used only once, this step might 7 u6 U1 }. }2 k/ g& }+ L. ?# Z) f
be bypassed. */. e! t/ X; U- V! s: c
while (DMA_GetCmdStatus(DMA2_Stream2) != DISABLE)( | U: \. K. I+ I0 B& j
{
* C% O! h1 R$ O& W9 k
}
6 [* W2 R/ x& _2 v( i9 ]
p7 O4 W+ d/ G: I' c
/* Configure DMA Stream */% t" B$ B- r% b# @- H9 ~
DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_4; //DMA请求发出通道
1 w0 [8 e1 K6 p: E$ Y8 c! K
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR;//配置外设地址+ z' _" D |3 \/ n* P+ s
DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)UART_Buffer;//配置存储器地址, V2 B9 B( y$ z& k" i
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;//传输方向配置8 l1 ]5 Q, z0 j2 K$ v; V
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = (uint32_t)32;//传输大小
% z5 W; P. t1 a' w D7 C+ ?
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址不变8 V- @% V8 Q! e9 w6 U
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//memory地址自增0 b$ s5 w) C f/ W7 O
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;//外设地址数据单位9 `* w% [. Q: z w# g' Y
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;//memory地址数据单位+ b& I' Z) i% P8 k9 F
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;//DMA模式：正常模式
& G! x# k! ]+ [' H' H
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;//优先级：高: j% ?3 u% l+ }
DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;//FIFO 模式不使能. 7 s( j5 E% _& U. L# E O
DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;// FIFO 阈值选择
) Z! V% j) f. A4 M% d9 B# P) B
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。% v) y8 v6 j0 P+ r9 w( L3 y& ]& g
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。
) p3 h. R7 a& h# @+ y, `
DMA_Init(DMA2_Stream2, &DMA_InitStructure);
# R5 E: d0 U# E- ?
+ N O$ Y$ w: o/ D0 n
/* DMA Stream enable */" v* {7 ]! L. l* c
DMA_Cmd(DMA2_Stream2, ENABLE);& F5 t; k/ L3 R1 s
}

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。

需要配置的寄存器是USART_CR3寄存器。

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。

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：

/*使能串口DMA接收*/& t: D- l4 U4 K& J/ v9 O1 w: D5 D
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

/* Enable DMA Stream Transfer Complete interrupt */9 ]* [3 M0 X: s K
DMA_ITConfig(DMA2_Stream2, DMA_IT_TC, ENABLE);
, @/ L( o# D: v; F2 m/ ~ Z0 \
7 n& i1 l- |6 J
/* Enable the DMA Stream IRQ Channel */8 D9 V# _* G7 W/ _( D0 q
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA2_Stream2_IRQn;: U8 {3 G4 c/ m9 ]# C. ]8 e
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;, B1 `. c3 |5 s8 }0 S( s- @
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;- r; w, g' D1 w1 C. P
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;+ M! {; k# y N2 K5 }' z
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。

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

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);
+ M9 k! x/ D( |" p' @$ J
- z6 D3 ^+ B$ J3 d- U2 | x& M; X7 U
/* Enable the USARTx Interrupt */; ~& D! d! O1 ~8 M+ h
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
# y& ]% s# x/ L# n4 o
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =0;
/ i0 j/ M# {/ _
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;7 X4 g2 l% U1 w+ P+ r
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
! X2 k# D( _1 M! q' Q6 r/ h
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

复制代码

串口中断代码如下

void USART1_IRQHandler(void)" U+ A4 G* V1 y* \% V7 V
{) w) Z. K" z7 U9 I
uint8_t temp;" {3 b9 Z6 g. A' s* ^4 }8 C
if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_IDLE) == SET). N# S- c1 B M8 }% }$ ?) @ C
{
5 R" p3 F6 F1 J$ v T. b# a8 l, v
DealWith_UartData();* J9 G+ P( V( f% { x7 _4 V/ v& n. O
// USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_IDLE);
% o% r: A$ k8 h! q" `
temp = USART1->SR;
% q& Y2 p4 D! E+ N6 i- C
temp = USART1->DR; //清USART_IT_IDLE标志
% S! A O- k$ O1 i
}1 N! J1 M/ ~1 G. S. u) n' y4 R5 t
}