STM32使用DMA接收串口数据

2023-05-16

01、概述

02、DMA接收

03、中断

04、代码

01、概述

在之前的文章里《STM32串口详解》和《STM32 DMA详解》文章中，详细讲解了STM32的串口和DMA外设，本篇文章将不在细述串口和DMA的知识。

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。

DMA配置这一块不再详解，不太懂的同学请看文章《STM32DMA详解》，这里我们直接贴代码。

void DMA_Config(void)
{
  DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;
    
  /* Enable DMA clock */
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);
  
  /* Reset DMA Stream registers (for debug purpose) */
  DMA_DeInit(DMA2_Stream2);

  /* Check if the DMA Stream is disabled before enabling it.
     Note that this step is useful when the same Stream is used multiple times:
     enabled, then disabled then re-enabled... In this case, the DMA Stream disable
     will be effective only at the end of the ongoing data transfer and it will 
     not be possible to re-configure it before making sure that the Enable bit 
     has been cleared by hardware. If the Stream is used only once, this step might 
     be bypassed. */
  while (DMA_GetCmdStatus(DMA2_Stream2) != DISABLE)
  {
  }
  
  /* Configure DMA Stream */
  DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_4;  //DMA请求发出通道
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR;//配置外设地址
  DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)UART_Buffer;//配置存储器地址
  DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;//传输方向配置
  DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = (uint32_t)32;//传输大小
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址不变
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//memory地址自增
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;//外设地址数据单位
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;//memory地址数据单位
  DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;//DMA模式：正常模式
  DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;//优先级：高
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;//FIFO 模式不使能.          
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;// FIFO 阈值选择
  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。
  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。
  DMA_Init(DMA2_Stream2, &DMA_InitStructure); 
  
  /* DMA Stream enable */
  DMA_Cmd(DMA2_Stream2, ENABLE);
}

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)

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*/
USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Rx, ENABLE);

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 */
DMA_ITConfig(DMA2_Stream2, DMA_IT_TC, ENABLE);
  
/* Enable the DMA Stream IRQ Channel */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA2_Stream2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

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);
  
/* Enable the USARTx Interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

串口中断代码如下

void USART1_IRQHandler(void)
{
  uint8_t temp;
  if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_IDLE) == SET)
  {
    DealWith_UartData();
//    USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_IDLE);
    temp = USART1->SR;  
    temp = USART1->DR; //清USART_IT_IDLE标志  
  }
}

重点：这里有一个坑！！！

清除空闲中断位的代码是

temp = USART1->SR;   
temp = USART1->DR; //清USART_IT_IDLE标志

证据如下

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

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）

PCB和工程代码开源地址：

https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6

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