代码收藏家 使用STM32 F1的DMA实现串口空闲中断数据发送
DMA实现数据发送
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前言
当你遇到通信数据量大的时候，可以使用 空闲中断 + DMA 的方案来减轻 CPU 的压力。
或者
在进行stm32开发时，有时会遇到这种情况：需要在设备间进行数据传输，由于stm32串口RDR和TDR寄存器都是8位有效的，我们往往需要定义传输协议(如一帧数据中，包含包含帧头、帧ID、数据帧、校验帧等若干8位数据)。我们希望可以一次收到一帧数据，并进行解码操作。利DMA+串口空闲中断可以有效完成上述任务。
一、DMA
1、简介
DMA(直接存储器访问)是一种数据传输方法，利用DMA控制器，将数据直接从一个地址空间复制到另一个地址空间。
DMA在硬件ROM和IO设备间开辟直接传输数据的通道，不需要CPU主控芯片控制，也不需要类似中断处理那种保留现场&恢复现场的操作。这大大减小了CPU的负担。
2、使用场景
DMA用在只需要传输数据，不需要处理数据的地方，有三种传输方式：
外设→存储器（例：从串口RDR寄存器写入某数据buf）
存储器→外设（例：从某数据buf写入串口TDR寄存器）
存储器→存储器（例：复制某特别大的数据buf）
DMA相关的参数：1 数据的源地址、2 数据传输的目标地址 、3 传输宽度，4 传输多少字节，5 传输模式。
传输宽度是指一次传输数据的的大小，可以为字节（8b）、半字（16b）、字（32b）
传输模式分为正常模式（一次结束）和循环模式
DMA通道
STM32 最多有 2 个 DMA 控制器（DMA2 仅存在大容量产品中）， DMA1 有 7 个通道。 DMA2 有 5个通道。每个通道专门用来管理来自于一个或多个外设对存储器访问的请求。还有一个仲裁起来协调各个 DMA 请求的优先权。每个通道都直接连接专用的硬件 DMA 请求，每个通道都同样支持软件触发。这些功能通过软件来配置。
FIFO介绍：
DMA接收有两种模式，一种为直接模式，另一种为FIFO模式
FIFO为缓存区，大小为32位（16个字节，8个半字，4个字），独立的源和目标传输宽度（字节、半字、字），在单位上分为三种读取FIFO的方式，为（字节、半字、字）每个数据流都有一个独立的 4 字 FIFO，阈值级别可由软件配置为 1/4、1/2、3/4 或满。
二、代码编写
1.DMA
#include "DMA.h"
u16 DMA1_MEM_LEN;//保存DMA每次数据传送的长度
//DMA1的各通道配置
//这里的传输形式是固定的,这点要根据不同的情况来修改
//从存储器->外设模式/8位数据宽度/存储器增量模式
//DMA_CHx:DMA通道CHx
//cpar:外设地址
//cmar:存储器地址
//cndtr:数据传输量
void MyDMA_Config(DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx,u32 cpar,u32 cmar,u16 cndtr)
{
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
DMA1_MEM_LEN=cndtr;
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); //使能DMA传输
DMA_DeInit(DMA_CHx); //将DMA的通道1寄存器重设为缺省值
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=cndtr;//DMA通道的DMA缓存的大小（转运的数据量）
DMA_InitStructure.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC;//数据传输方向，从外设读取发送到内存
DMA_InitStructure.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable;//DMA通道x没有设置为内存到内存传输
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr=cmar;//DMA内存基地址
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_Byte;//数据宽度为8位
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable;//内存地址寄存器递增
DMA_InitStructure.DMA_Mode=DMA_Mode_Normal;//工作在正常模式
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=cpar;//DMA外设基地址
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_Byte;//数据宽度为8位
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址寄存器不变
DMA_InitStructure.DMA_Priority=DMA_Priority_Medium; //DMA通道 x拥有中优先级
DMA_Init(DMA_CHx,&DMA_InitStructure);
USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Rx,ENABLE);//使能外设的DMA通道，这句可以放在对应的外设里
}
//开启一次DMA传输
void MYDMA_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx)
{
DMA_Cmd(DMA_CHx, DISABLE ); //关闭所指示的通道
DMA_SetCurrDataCounter(DMA_CHx,DMA1_MEM_LEN);//重新设定DMA通道的DMA缓存的大小
DMA_Cmd(DMA_CHx, ENABLE); //使能所指示的通道
}
首先，定义了全局变量DMA1_MEM_LEN用于保存每次数据传输的长度。然后，使用MyDMA_Config函数配置DMA通道的参数，包括DMA缓存大小、数据传输方向、内存地址寄存器递增等。其中，cpar表示外设地址，cmar表示存储器地址，cndtr表示数据传输量。在配置完成后，通过USART_DMACmd函数使能外设的DMA通道。
接着，使用MYDMA_Enable函数开启一次DMA传输。该函数首先关闭所指示的DMA通道，然后重新设定DMA缓存的大小，并使能DMA通道。
#ifndef __DMA_H
#define __DMA_H
#include "sys.h"
#define rx_buff_maxlen 200//定义接受缓存区最长长度
void MYDMA_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx);
void MyDMA_Config(DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx,u32 cpar,u32 cmar,u16 cndtr);
#endif
2.USART
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "DMA.h"
u8 len,Flag=0;
//
//如果使用ucos,则包括下面的头文件即可.
#if SYSTEM_SUPPORT_OS
#include "includes.h" //ucos 使用
#endif
//
//本程序只供学习使用，未经作者许可，不得用于其它任何用途
//ALIENTEK STM32开发板
//串口1初始化
//正点原子@ALIENTEK
//技术论坛:www.openedv.com
//修改日期:2012/8/18
//版本：V1.5
//版权所有，盗版必究。
//Copyright(C) 广州市星翼电子科技有限公司 2009-2019
//All rights reserved
//********************************************************************************
//V1.3修改说明
//支持适应不同频率下的串口波特率设置.
//加入了对printf的支持
//增加了串口接收命令功能.
//修正了printf第一个字符丢失的bug
//V1.4修改说明
//1,修改串口初始化IO的bug
//2,修改了USART_RX_STA,使得串口最大接收字节数为2的14次方
//3,增加了USART_REC_LEN,用于定义串口最大允许接收的字节数(不大于2的14次方)
//4,修改了EN_USART1_RX的使能方式
//V1.5修改说明
//1,增加了对UCOSII的支持
//
//
//加入以下代码,支持printf函数,而不需要选择use MicroLIB
#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)
//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{
int handle;
};
FILE __stdout;
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
_sys_exit(int x)
{
x = x;
}
//重定义fputc函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
while((USART1->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕
USART1->DR = (u8) ch;
return ch;
}
#endif
/*使用microLib的方法*/
/*
int fputc(int ch, FILE *f)
{
USART_SendData(USART1, (uint8_t) ch);
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET) {}
return ch;
}
int GetKey (void) {
while (!(USART1->SR & USART_FLAG_RXNE));
return ((int)(USART1->DR & 0x1FF));
}
*/
#if EN_USART1_RX //如果使能了接收
//串口1中断服务程序
//注意,读取USARTx->SR能避免莫名其妙的错误
u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
//接收状态
//bit15， 接收完成标志
//bit14， 接收到0x0d
//bit13~0， 接收到的有效字节数目
u16 USART_RX_STA=0; //接收状态标记
void uart_init(u32 bound){
//GPIO端口设置
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能USART1，GPIOA时钟
//USART1_TX GPIOA.9
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9
//USART1_RX GPIOA.10初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10
//Usart1 NVIC 配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器
//USART 初始化设置
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
// USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXE, ENABLE);//开启串口接受中断
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_IDLE,ENABLE); //开启USART1的空闲中断
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口1
}
void USART1_IRQHandler(void) //串口1中断服务程序，当接受完毕后便会触发空闲中断
{
u8 clear=0;
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) == SET) //接收中断
{
clear=USART1->DR;//清楚中断标志位
Flag=1;//标志一次接受完毕，在main函数中读取flag来判断是否接收完毕，并在主函数中清零
len=DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel5)-sizeof(rx_buff);//读取剩余未转运的长度
}
}
void MyUSART_SendByte(u8 Byte)
{
USART_SendData(USART1,Byte);
while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);//防止发送过快，前一个数据还没发送出去就别覆盖的情况
}
void MyUSART_SendString(char* str)//发送字符串
{
u16 i;
for(i=0;str[i]!='\0';i++)
{
MyUSART_SendByte(str[i]);
}
}
#endif
要注意的是这里开启的空闲中断
这里做中断标志位清0
#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "stdio.h"
#include "sys.h"
#define USART_REC_LEN 200 //定义最大接收字节数 200
#define EN_USART1_RX 1 //使能（1）/禁止（0）串口1接收
extern u8 len;
extern u8 Flag;
extern char rx_buff[200];
extern u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.末字节为换行符
extern u16 USART_RX_STA; //接收状态标记
void uart_init(u32 bound);
#endif
3.main
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "DMA.h"
int main(void)
{
u16 t;
char rx_buff[200]={'\0'};
u16 len;
u16 times=0;
delay_init(); //延时函数初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
uart_init(115200); //串口初始化为115200
LED_Init(); //LED端口初始化
KEY_Init(); //初始化与按键连接的硬件接口
MyDMA_Config(DMA1_Channel5,(u32)&USART1->DR,(u32)rx_buff,rx_buff_maxlen);
MYDMA_Enable(DMA1_Channel5);
while(1)
{
if(Flag)
{
Flag=0;
MyUSART_SendString(rx_buff);
MyUSART_SendString("\r\n");
printf("len=%d\r\n",len);
MYDMA_Enable(DMA1_Channel5);
}
}
}
作者：我与nano
