STM32CubeMX学习笔记（7）——DMA接口使用

一、DMA简介

DMA(Direct Memory Access) 直接存储器存取，是单片机的一个外设，它的主要功能是用来搬数据，但是不需要占用 CPU，即在传输数据的时候，CPU 可以干其他的事情，好像是多线程一样。数据传输支持从外设到存储器或者存储器到存储器，这里的存储器可以是 SRAM 或者是 FLASH。DMA 控制器包含了 DMA1 和 DMA2，其中 DMA1 有 7 个通道，DMA2 有 5 个通道，这里的通道可以理解为传输数据的一种管道。 要注意的是 DMA2 只存在于大容量的单片机中。

二、DMA请求映像

DMA1 各个通道的请求映像

DMA2 各个通道的请求映像

其中 ADC3、SDIO 和 TIM8 的 DMA 请求只在大容量产品中存在，这个在具体项目时 要注意。

三、新建工程

1. 打开 STM32CubeMX 软件，点击“新建工程”

2. 选择 MCU 和封装

3. 配置时钟
RCC 设置，选择 HSE(外部高速时钟) 为 Crystal/Ceramic Resonator(晶振/陶瓷谐振器)

选择 Clock Configuration，配置系统时钟 SYSCLK 为 72MHz
修改 HCLK 的值为 72 后，输入回车，软件会自动修改所有配置

4. 配置调试模式
非常重要的一步，否则会造成第一次烧录程序后续无法识别调试器
SYS 设置，选择 Debug 为 Serial Wire

四、DMA1

4.1 配置串口

在 Connectivity 中选择 USART1 设置，并选择 Asynchronous 异步通信

波特率为 115200 Bits/s。传输数据长度为 8 Bit。奇偶检验 None，停止位 1 ，接收和发送都使能。

使能串口接收中断

4.2 配置DMA

点击 DMA Settings 添加 USART1 TX 和 USART1 RX 分别对应DMA1 的通道4和通道5。

• Priority：
  当发生多个 DMA 通道请求时，就意味着有先后响应处理的顺序问题，这个就由仲裁器也管理。仲裁器管理 DMA 通道请求分为两个阶段。第一阶段属于软件阶段，可以在 DMA_CCRx 寄存器中设置，有 4 个等级：非常高、高、中和低四个优先级。第二阶段属于硬件阶段，如果两个或以上的 DMA 通道请求设置的优先级一样，则他们优先级取决于通 道编号，编号越低优先权越高，比如通道 0 高于通道 1。在大容量产品和互联型产品中，DMA1 控制器拥有高于 DMA2 控制器的优先级。
• Mode：
  Normal 表示单次传输，传输一次后终止传输。
  Circular 表示循环传输，传输完成后又重新开始继续传输，不断循环永不停止。
• Increment Address：
  Peripheral 表示外设地址自增。
  Memory 表示内存地址自增。
  串口发送数据是将数据不断存进串口的发送数据寄存器(USARTx_TDR)。所以外接的地址是不递增。而内存储器存储的是要发送的数据，所以地址指针要递增才能将所以的数据发送出去。
• Data Width：
  Byte 一个字节。
  Half Word 半个字，等于两字节。
  Word 一个字，等于四字节。
  串口数据发送寄存器只能存储8bit,每次发送一个字节，所以数据长度选择Byte。

4.3 生成代码

输入项目名和项目路径

选择应用的 IDE 开发环境 MDK-ARM V5

每个外设生成独立的 ’.c/.h’ 文件
不勾：所有初始化代码都生成在 main.c
勾选：初始化代码生成在对应的外设文件。 如 GPIO 初始化代码生成在 gpio.c 中。

点击 GENERATE CODE 生成代码

4.4 USART+DMA数据发送

新建一个变量

uint8_t sendBuff[] = "USART test by DMA\r\n";

在 man.c 中的主循环添加以下代码：

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    
    
    /* USER CODE END WHILE */
    HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)sendBuff, sizeof(sendBuff));
    HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

通过串口助手可以看到在接收区有数据不断的打印输出

注意：如果不开启串口中断，则程序只能发送一次数据,程序不能判断DMA传输是否完成，USART一直处于busy状态。

4.5 USART+DMA数据接收

在 main.c 头部添加全局变量 Buffer

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
UART_HandleTypeDef huart1;

/* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t Buffer[1];
/* USER CODE END PV */

在 stm32f1xx_it.c 头部声明全局变量 Buffer

/* External variables --------------------------------------------------------*/
extern UART_HandleTypeDef huart1;

/* USER CODE BEGIN EV */
extern uint8_t Buffer[1];
/* USER CODE END EV */

在 main.c 中，while 循环前，串口初始化后，添加接收中断开启函数，这样在第一次接收到数据的时候才会触发中断。

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
    
    
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, (uint8_t *)Buffer, 1);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    
    
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

在 stm32f1xx_it.c 这个文件的最下面添加 HAL_UART_RxCpltCallback()

/* USER CODE BEGIN 1 */
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    
    
    if(huart->Instance == USART1)
    {
    
    
        HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, (uint8_t *)Buffer, 1);
        HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)Buffer, 1);
    }
}
/* USER CODE END 1 */

通过串口助手发送 OK，可以看到接收到 O，这是因为设置的接收数据是一个字符，如果要接收更多字符，请加大 Buffer。

4.6 串口IDLE空闲中断+DMA数据接收

特点：

• 可以实现任意字符串接收并输出。
• 在串口无数据接收的情况下，不会产生，当清除IDLE标志位后，必须有接收到第一个数据后，才开始触发，一但接收的数据断流，没有接收到数据，即产生IDLE中断。
  在 main.c 中添加以下变量：

uint8_t recvBuff[BUFFER_SIZE];  //接收数据缓存数组
volatile uint8_t recvLength = 0;  //接收一帧数据的长度
volatile uint8_t recvDndFlag = 0; //一帧数据接收完成标志

在 main.h 中添加以下宏定义与变量：

#define BUFFER_SIZE 256
extern uint8_t recvBuff[BUFFER_SIZE];  //接收数据缓存
extern volatile uint8_t recvLength;  //接收一帧数据的长度
extern volatile uint8_t recvDndFlag; //一帧数据接收完成标志

在 main.c 中，while 循环前，串口初始化后，添加空闲中断和DMA接收开启函数，这样在第一次接收到数据的时候才会触发中断。

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
    
    
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE); //使能IDLE中断
  HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, recvBuff, BUFFER_SIZE);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    
    
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

在 stm32f1xx_it.c 这个文件的最下面修改 USART1_IRQHandler()

void USART1_IRQHandler(void)
{
    
    
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
	uint32_t tmpFlag = 0;
	uint32_t temp;
	tmpFlag =__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE); //获取IDLE标志位
	if((tmpFlag != RESET))//idle标志被置位
	{
    
     
		__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1);//清除标志位
		
		HAL_UART_DMAStop(&huart1); //
		temp  =  __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx);// 获取DMA中未传输的数据个数   
		recvLength  =  BUFFER_SIZE - temp; //总计数减去未传输的数据个数，得到已经接收的数据个数
		recvDndFlag  = 1;	// 接受完成标志位置1	
		HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, recvBuff, recvLength);
		recvLength = 0;//清除计数
		recvDndFlag = 0;//清除接收结束标志位

		memset(recvBuff,0,recvLength);
		HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, recvBuff, BUFFER_SIZE);//重新打开DMA接收，不然只能接收一次数据
	 }
  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */

  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

通过串口助手发送不定长数据

五、注意事项

用户代码要加在 USER CODE BEGIN N 和 USER CODE END N 之间，否则下次使用 STM32CubeMX 重新生成代码后，会被删除。

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• 由 Leung 写于 2021 年 1 月 18 日

• 参考：STM32CubeMX系列教程6:直接存储器访问 (DMA)
　　　　《嵌入式-STM32开发指南》第二部分 基础篇 - 第7章DMA（HAL库）