STM32基于DMA的高效串口通信实现

本文章实现STM32F103C8T6开发板基于HAL库使用DMA方式的串口通信。

文章目录

一、认识DMA

（1）DMA定义

   在STM32微控制器中，DMA（Direct MemoryAccess）是指直接内存访问技术。
它是一种数据传输技术，通过将数据直接从外设（如UART、SPI、I2C等）传
输到内存，或者从内存传输到外设，而不需要CPU的干预，从而提高了数据传
输的效率。

   DMA控制器有自己的寄存器和逻辑，可以独立地读取和写入数据，而不需要
 CPU的干预。它可以通过配置寄存器来控制数据传输的源地址、目标地址、
 数据大小、传输方向和触发条件等。

   使用DMA的好处是可以减少CPU的负载，提高数据传输的效率。当需要大量数
据传输时，例如音频、图像或其他大型数据块时，采用DMA可以显著减少CPU的
开销，使CPU能够专注于其他任务。

  在STM32中，DMA控制器通常与外设和存储器之间进行数据传输。它可以实现
多个外设之间的数据传输，或者在外设和存储器之间进行数据传输。通过配置DMA
通道和传输参数，可以实现高效的数据传输，从而提高系统的性能。

（2）STM32F10xxxDMA资源

DMA1控制器:请求映象

上图可以看到我们本次使用的串口1对应DMA通道和优先级。
DMA2控制器：

二、CubeMX配置工程

配置RCC：

串口配置：


DMA配置：

时钟配置：

工程设置：


完成以上配置后生成工程代码。

三、代码编写

1.DMA串口发送接收函数

HAL库在使用DMA经行串口发送时，我们可以调用下面这个函数

HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, const uint8_t *pData, uint16_t Size)

上述函数参数定义为：哪个串口发送，需要发送的变量，发送变量的字节长度。
DMA串口接收数据，可以调用下面这个函数（参数同发送）：

HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, const uint8_t *pData, uint16_t Size);

2.DMA串口空闲中断函数

我们在使用DMA方式进行串口通信时，不可能每次都等到接收到定长的数据后才进行我们的数据处理，所以，我们需要用到DMA串口空闲中断，当串口的RX端没有数据进入时，发生中断。就可以实现不定长数据的接收与发送了。下面是这个函数：

HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)

值得注意的是，其中前两个参数的定义依旧是哪个串口和接收到的数据，最后的Size参数不再是接收到数据的长度，而是接收的一帧数据最大限度长度。

使用上述函数，就可以在接收到一帧数据后，进入中断。

3.DMA串口空闲中断回调函数

注意，HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA ,的回调函数不再是RxCpltcallback 函数，而是下面这个：

void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size);

参数定义是：发生中断的对应串口，和接收数据的长度。

4.主函数编写

int main(void)
{

  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE);//开启空闲中断
  uint8_t flag = 0;
  uint8_t message[] = "hello windows!\n";	
  while (1)
  {
	   HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1,receivedata,sizeof(receivedata));
	   if(flag==1)
	   {
		HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,(uint8_t *)message,sizeof(message));
	    HAL_Delay(500);
	   }
  }
}

5.中断服务函数编写

 void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
 {
	 
	 if(huart == &huart1)
	 {
		 //将接受到的数据原封不动的转发
		 HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,receivedata,Size);
		 //数据处理
		 if(strcmp(receivedata,"start")==0)
			 flag = 1;
		 else if(strcmp(receivedata,"stop")==0)
			 flag = 0;
		 else
			 flag = 0; 
		 //重新打开空闲中断
		 HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1,receivedata,sizeof(receivedata));
	 }	 
 }

通过上面代码就可以实现以下功能：STM32系统给上位机（win10）连续发送“hello windows！”；当上位机给stm32发送字符“stop”后，stm32暂停发送“hello windows！”；发送一个字符“start”后，stm32继续发送。

四、板级验证

五、总结

本次实验，从认识DMA到使用DMA，虽然只是使用了DMA很简单的功能，但可以认识DMA功能之强大，当程序功能揉杂的时候，能够使用DMA功能释放CPU的压力。
本次实验，在使用DMA空闲中断时，当接收数据的长度等于中断发生最大长度的一半时，也会触发中断，这是因为每个DMA通道都可以在DMA传输过半、传输完成和传输错误时产生中断。我们需要将对应的中断功能关闭，使用我们自己想要的功能。
HAL库中关闭该功能可以使用：__HAL_UART_DISABLE_IT（） 这个函数。