使用STM32 CubeMX配置DMA实现串口编程

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前言

在嵌入式系统中，串口通信是一项至关重要的功能，它允许单片机与外部设备进行数据交换，如传感器、显示器或其他设备。然而，在高速数据传输的场景下，传统的串口通信方式可能会使CPU过于繁忙，从而影响系统的性能。为了解决这一问题，STM32系列微控制器提供了DMA（直接内存访问）技术，可以在不占用CPU资源的情况下实现高速的数据传输。本文将介绍如何利用STM32 CubeMX配置串口通信并使用DMA进行数据传输。

一、DMA方式

1.1 DMA是什么

想象一下你在单片机中需要把一堆数据从一个地方搬到另一个地方，比如从内存搬到外设（比如串口或者存储器）。传统的方式是由CPU来亲自操持每一个数据的传输，就像你亲自搬运每一件家具一样。

而DMA就像是单片机中的一支专业的搬家队伍。你可以告诉这支队伍从哪里搬到哪里，然后它们就可以自动完成这个任务，而不需要CPU一直牵头指挥。这样，CPU就可以专注于处理其他的事务，而不用为每个数据传输都忙碌起来。

所以，单片机中的DMA就是一种让数据在不需要CPU持续参与的情况下，在内存和外设之间自动传输的技术，使得单片机能更高效地完成一些数据搬运的任务。简而言之，就是让单片机变得更聪明、更省力。

比如下面这个图，如果我们使用普通的发送RAM里面的buf，那么cpu就要一位一位的取buf，放到串口发送寄存器中，那么就非常耗费时间，那么这时DMA就出现了，他可以直接让cpu把RAM里面的buf放到DMA，然后DMA自动把buf放到发送寄存器里，放到寄存器这个过程cpu是不参与的

他不仅可以发送，还可以把接收的寄存器放到DMA中，然后放到RAM中

1.2 CubeMX配置DMA

打开我们的串口，选择DMA设置，然后添加一个DMA，其中的DMA Request就是你为了什么而使用DMA，比如为了发送，为了接收都可以设置。

模式的设置：

模式有两种，一种是Normal，一种是circular
Normal：比如要传输1000字节，传输完了就ok了，不传输了
circular：比如要传输1000字节，传输完了，他会从开头，再传输一次

注意：这里不能打勾
Memory需要打勾

1.3 DMA方式函数使用

DMA的发送

我们可以使用下面这个函数进行发送：

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

他的参数为串口对象，要发送的data，要发送的大小。
比如说，我们可以这样：

HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,(uint8_t *)"Hello DMA",sizeof("Hello DMA"));

那么我们可以在串口里看到打印的数据：

上面这个函数的中断如下：

__weak void HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
__weak void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)

当DMA发送完一半时，调用第一个回调函数
当DMA发送完时，调用第二个回调函数

接收函数

我们可以使用下面这个函数进行接收：

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

他的参数为串口对象，要接收的buf，要接收的大小。

上面这个函数的中断如下：

__weak void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
__weak void HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);

对于纯DMA接收是没有意义的，比如你和外设通信，你调用DMA的接收，你还要去指定你要接收多少字节，可是，每次接收的都是不一样的啊，大小根本指定不了，所以DMA接收要和下节课的IDLE中断一起才有意义

总结

通过本文的介绍，我们学习了如何在STM32 CubeMX中配置串口通信并使用DMA进行数据传输。首先，我们利用CubeMX配置了串口通信的基本参数，包括波特率、数据位数和停止位数等。然后，我们配置了DMA通道，将串口接收和发送的数据直接传输到内存，而不需要CPU的干预。这样一来，系统的CPU资源就可以得到释放，提高了系统的性能和效率。最后，我们可以根据具体的应用场景，编写相应的串口通信代码，实现数据的接收和发送功能。通过合理地利用DMA技术，我们可以在嵌入式系统中实现高效可靠的串口通信功能，为各种应用场景提供了更好的支持。

作者：人才程序员