单片机基础——使用USART发送和接收数据（DMA模式）

1. 准备工作

硬件准备

• 开发板
  首先需要准备一个小熊派IoT开发板,并通过USB线与电脑连接。

2.生成MDK工程

选择芯片型号

打开STM32CubeMX，打开MCU选择器：

搜索并选中芯片STM32L431RCT6:

配置时钟源

• 如果选择使用外部高速时钟（HSE），则需要在System Core中配置RCC；
• 如果使用默认内部时钟（HSI），这一步可以略过；

这里我都使用外部时钟：

配置串口

小熊派开发板板载ST-Link并且虚拟了一个串口，原理图如下：

这里我将开关拨到AT-MCU模式，使PC的串口与USART1之间连接。

接下来开始配置USART1：

USART DMA配置

知识小卡片 —— DMA

DMA 全称 Direct Memory Access(直接存储器访问)， 是STM32的一个外设，它的特点在于：

在不占用CPU的情况下将数据从存储器直接搬运到外设，或者从外设直接搬运到存储器，当然也可以从存储器直接搬运到存储器。

比如在需要串口发送大量数据的时候，CPU只需要发起DMA传输请求，然后就可以去做别的事情了，DMA会将数据传输到串口发送，DMA传输完之后会触发中断，CPU如果有需要，可以对该中断进行处理，这样一来CPU的效率是不是大大提高了？

在STM32L431RCT6中有 2 个 DMA 外设：DMA1 和 DMA2，每个DMA外设有 7 个通道，每个通道都是独立的，配置DMA的时候有几个关键点：

• 数据从哪里来？
• 数据到哪里去？
• 有多少数据？

知识小卡片结束啦~对STM32的DMA外设有没有了解呢？

接下来我们配置DMA，将存储器（SRAM）中的数据直接搬运到串口外设去发送：

配置时钟树

STM32L4的最高主频到80M，所以配置PLL，最后使HCLK = 80Mhz即可：

生成工程设置

代码生成设置

最后设置生成独立的初始化文件：

生成代码

点击GENERATE CODE即可生成MDK-V5工程：

3. 在MDK中编写、编译、下载用户代码

定义发送数据区域

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
uint8_t dat[] = "Hello, I am Mculover666.\n";
/* USER CODE END 0 */

在main函数中发起DMA传输

int main(void)
{
  HAL_Init();

  SystemClock_Config();

  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();

  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t*)dat, sizeof(dat));
  /* USER CODE END 2 */

  while (1)
  {
  }
}

实验现象

编译下载运行后，实验现象如下：

4. 使用DMA接收串口数据

说明

• 使用HAL库的时候不能同时使用DMA发送和接收数据，会出错。
• 所有的步骤和发送时一样，这里我只给出需要修改的部分。

修改串口DMA配置

添加串口接收缓冲区

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
uint8_t dat[] = "Hello, I am Mculover666.\n";
uint8_t recv_buf[13] = {0};		//串口接收缓冲区
/* USER CODE END 0 */

修改main函数

int main(void)
{
  HAL_Init();

  SystemClock_Config();

  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();

  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)dat, sizeof(dat), 0xFFFF);
  HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, recv_buf, 13);  //使能DMA接收
  /* USER CODE END 2 */

  while (1)
  {
  }
}

添加串口接收中断回调函数

/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) 
{ 
	//将接收到的数据再发送
	HAL_UART_Transmit(&huart1,recv_buf,13, 0xFFFF);
}
/* USER CODE END 4 */

编译代码

点击如图所示的按钮编译工程

编译成功

设置下载器

点击如图所示按钮打开设置页面

进行下载设置，选择“ST-Link Debugger”，并点击“Settings”。

在“Flash Download”菜单下勾选“Reset and Run”选项，已达到烧录程序后单片机自动复位并运行程序的目的。

下载运行

点击"LOAD"按钮即可烧录代码到单片机中。

烧录成功

实验现象

至此，我们已经学会了如何配置USART使用DMA模式发送数据和接收数据，下一节将讨论实现printf()函数的多种方法。