STM32使用DMA接收串口數據

作者： Firefly 2021-05-06 08:54:39

在串口講解的文章中，示例代碼采用中斷方式接收和發送數據，中斷的好處在于可以及時響應，快速接收到數據，但缺點也很明顯，那就是頻繁中斷，接收1000個字節需要中斷1000次，頻繁中斷就意味著會打斷其他代碼的執行，對一些應用場景是不允許的。

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01概述

在之前的文章里《STM32串口詳解》和《STM32 DMA詳解》文章中，詳細講解了STM32的串口和DMA外設，本篇文章將不在細述串口和DMA的知識。

在串口講解的文章中，示例代碼采用中斷方式接收和發送數據，中斷的好處在于可以及時響應，快速接收到數據，但缺點也很明顯，那就是頻繁中斷，接收1000個字節需要中斷1000次，頻繁中斷就意味著會打斷其他代碼的執行，對一些應用場景是不允許的。這個時候，使用DMA+串口的組合就可以很好解決這個問題。

DMA每個數據流有8個通道，每個通道映射到不同外設，這有利于針對不同的產品配置不同的DMA外設請求。

每個數據流只能配置為映射到一個通道，無法配置為映射到多個通道。即，與數據流不同，每個DMA控制器可以同時配置多個數據流(因為有仲裁器)，但每個數據流不能同時配置多個通道(因為只有選擇器)。

我們使用USART1串口外設，從數據手冊中可以查到，USART1的發送和接收都是支持DMA的，使用的是DMA2.

接下來我們循序漸進了解DMA在串口中的應用

02DMA接收

我們先配置DMA，將DMA外設和串口聯動起來。首先需要配置DMA。

DMA配置這一塊不再詳解，不太懂的同學請看文章《STM32DMA詳解》，這里我們直接貼代碼。

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請求發出通道 
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR;//配置外設地址 
  DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)UART_Buffer;//配置存儲器地址 
  DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;//傳輸方向配置 
  DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = (uint32_t)32;//傳輸大小 
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外設地址不變 
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//memory地址自增 
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;//外設地址數據單位 
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;//memory地址數據單位 
  DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;//DMA模式：正常模式 
  DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;//優先級：高 
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;//FIFO 模式不使能.           
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;// FIFO 閾值選擇 
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;//存儲器突發模式選擇，可選單次模式、 4 節拍的增量突發模式、 8 節拍的增量突發模式或 16 節拍的增量突發模式。 
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;//外設突發模式選擇，可選單次模式、 4 節拍的增量突發模式、 8 節拍的增量突發模式或 16 節拍的增量突發模式。 
  DMA_Init(DMA2_Stream2, &DMA_InitStructure);  
   
  /* DMA Stream enable */ 
  DMA_Cmd(DMA2_Stream2, ENABLE); 
}

除了配置DMA外設外，我們還需要配置串口對應的DMA配置，在手冊有一小章節講解到。

需要配置的寄存器是USART_CR3寄存器。

我們可以通過配置USART_CR3寄存器的bit6和bit7使能串口發送和接收DMA。ST的標準外設庫同樣提供了對應的外設庫。

void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState NewState)

通過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中斷

我們使用DMA+串口解決了頻繁中斷的問題，但現在有一個問題，我們還需要及時將接收的數據信息通知CPU，以便達到數據的及時性。我們使用DMA和串口兩個外設，他們都有自己的中斷。

使用DMA中斷，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);

當DMA接收完畢時，會產生中斷通知CPU取數據。

但這有個明顯的缺陷：串口接收一包數據，長度如果小于DMA的緩沖長度，那么久不能觸發中斷，只能等DMA接收滿數據才會產生中斷，如果下一包數據遲遲不來，那么這一包就不能被及時響應。

那么我們采用串口中斷是一個不錯的方案。串口提供了一個空閑中斷，“似乎”就是為了DMA專門使用的。

當串口接收一包數據，接收完最后一個字節，沒有數據接收時，會產生一個中斷，這個時候，CPU就可以取數據。

串口的配置知識不再講解，不太懂的同學請看《STM32串口詳解》，串口空閑中斷配置如下

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);

串口中斷代碼如下

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標志   
  } 
}

重點：這里有一個坑!!!

清除空閑中斷位的代碼是

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

證據如下

這一點很坑人，注意。

04代碼

DMA+串口接收的工程代碼是開源的，Keil和IAR的工程都有

33-USART-DMA-Receive DMA串口接收(沒有使用中斷)
34-USART-Receive-DMAInterrupt DMA串口接收(DMA中斷)
35-USART-DMA-Receive-Interrupt DMA串口接收(串口空閑中斷)

PCB和工程代碼開源地址：

https://github.com/strongercjd/STM32F207VCT6

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責任編輯：武曉燕來源：知曉編程

串口 DMA STM32