STM32 Uart DMA方式接收数据

CPU开了一家公司，叫“搬砖有限公司”，刚开始，只有CPU老板会搬砖，每次需要搬砖头的时候，他都要自己把砖头从一个房间搬到另一个房间，影响他做其他事的效率。后面，他招了一个搬砖小能手，名字叫DMA，现在，每次需要搬砖头的时候，他只需要告诉DMA：“一次搬2块，搬1024块砖，从研发部，搬到生产部”就行了，他可以解放双手，做更重要的事。DMA搬完砖头后，会跟老板汇报：“老板，搬完了”。于是，公司效率提高了。

砖头，是数据。房间，是存储器，或者外设（如串口等）。搬砖，就是把数据从存储器传输到存储器，或者从存储器传输到外设，或者从外设传输到存储器。

由此可见，DMA（Direct Memory Access）的用途主要是数据传输。

在《STM32 Uart及其配置》我们讲了 Stm32 Uart 轮询接收数据。

在《STM32 Uart中断接收》我们讲了 Stm32 Uart 中断接收数据。

在这篇，我们来讲 Stm32 Uart DMA方式接收数据。

先配置下串口，参照《STM32 Uart及其配置》，接下来设置DMA，在Configuration页，点DMA，进入DMA配置页面：

在DMA配置页面，点Add，在DMA Request那一栏，会出现Select，点它，既然是接收，当然选择 UART4_RX了。

接下来还有几个参数需要设置：Mode、Increment Address、Use Fifo、Data Width、Burst Size，就先说一下这几个参数的含义吧。

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Mode：有两个选项，Normal，Circular，简单地说，Normal模式下，Buffer满了，就算了，不再接收，下次要接收，还得重新设置；而Circular模式下，Buffer满了，就从Buffer头开始继续接收，覆盖上一次的数据。文中结尾做了个测试。

别问我怎么知道的，请参考《RM0033 Reference manual》：

ncrement Address，也就是地址自加，外设也就是个单一的寄存器，地址不自加，而存储器，来一个数据，存储，然后指向下一地址，选择自加。

Data Width，数据宽度，有三个选项，Byte、Half Word、Word。

普及一个 Word、Half Word、Byte吧：

在32位机中，Word = 32bit，Half word = 16bit，Byte = 8bit。

在16位机中，Word = 16bit，Half word = 8bit，Byte = 8bit。

在 8 位机中，Word = 16bit，Half word = 8bit，Byte = 8bit。

这里的外设每次接收一个Byte，当然，就选Byte了。

FIFO：First In First Out，可以把它理解为一个缓冲区，用来缓存数据，它最大有4个WORD，可以设置它的门限（threshold）1个（1/4），2个（1/2），3个（3/4），全用（full）。

FIFO 传输，可以简单理解为外设->FIFO->存储器，如图：

Burst Size：有Single、4、8、16这四个选项，Burst transfer，就是来一个dma请求，传输1（Single）、4、8、16个beats，而这个1（Single）、4、8、16，就是Burst Size。

注意，beats不是bytes，这个beats，取决于上面设置的数据宽度，如果设置的是word，那1beats = 1word = 32bits，如果设置的是half-word，那1beats = 1half-word = 16bit，如果设置的是Byte，那1beats = 1byte = 8bit。

讲了那么多，然而，我们并不需要用到FIFO，也不需要用到burst，我们只需要用sigle便可，当然，知道得多一点，总归会更好一点，也许下次遇到ADC->Memory，或者Memory->Memory，就用到了呢。

最终，我们的配置是这样的：

生成代码，打开工程，打开代码：

DMA初始化代码就是这一段：

    /* UART4 DMA Init */
    /* UART4_RX Init */
    hdma_uart4_rx.Instance = DMA1_Stream2;
    hdma_uart4_rx.Init.Channel = DMA_CHANNEL_4;
    hdma_uart4_rx.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;           // 外设->存储器
    hdma_uart4_rx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;                                    // 外设 Increment Address
    hdma_uart4_rx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;            // 存储器 Increment Address
    hdma_uart4_rx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;   // 外设 Data Width
    hdma_uart4_rx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;     // 存储器 Data Width
    hdma_uart4_rx.Init.Mode = DMA_NORMAL;                                                  // Mode = Normal
    hdma_uart4_rx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW;
    hdma_uart4_rx.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;  // 不使用fifo，下面三个参数，都没作用；
    hdma_uart4_rx.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_1QUARTERFULL;
    hdma_uart4_rx.Init.MemBurst = DMA_MBURST_SINGLE;
    hdma_uart4_rx.Init.PeriphBurst = DMA_PBURST_SINGLE;
    if (HAL_DMA_Init(&hdma_uart4_rx) != HAL_OK)
    {
      _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }

DMA的传输过程：来一个Uart数据，来一个DMA请求，DMA获得总线，把数据从外设传输至存储器，待数据传输完成（DMA_SxNDTR = 0），触发DMA完成中断；

有兴趣的同学可以仔细看一下《RM0033 Reference manual》，第9章节，DMA controller。

触发中断后干什么呢？跟下代码，可以看到，在经过一系列的条件判断后，调用了下面这个回调函数：

hdma->XferCpltCallback(hdma);

那这个回调函数在哪设置呢？看一下这个函数：

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
{
  uint32_t *tmp;

  /* Check that a Rx process is not already ongoing */
  if(huart->RxState == HAL_UART_STATE_READY)
  {
    if((pData == NULL ) || (Size == 0))
    {
      return HAL_ERROR;
    }
    
    /* Process Locked */
    __HAL_LOCK(huart);
    
    huart->pRxBuffPtr = pData;
    huart->RxXferSize = Size;
    
    huart->ErrorCode = HAL_UART_ERROR_NONE;
    huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;

    /* Set the UART DMA transfer complete callback */
    huart->hdmarx->XferCpltCallback = UART_DMAReceiveCplt;     // 传输完成回调函数
    
    /* Set the UART DMA Half transfer complete callback */
    huart->hdmarx->XferHalfCpltCallback = UART_DMARxHalfCplt;
    
    /* Set the DMA error callback */
    huart->hdmarx->XferErrorCallback = UART_DMAError;
    
    /* Set the DMA abort callback */
    huart->hdmarx->XferAbortCallback = NULL;

    /* Enable the DMA Stream */
    tmp = (uint32_t*)&pData;
    HAL_DMA_Start_IT(huart->hdmarx, (uint32_t)&huart->Instance->DR, *(uint32_t*)tmp, Size);

    /* Clear the Overrun flag just before enabling the DMA Rx request: can be mandatory for the second transfer */
    __HAL_UART_CLEAR_OREFLAG(huart);

    /* Process Unlocked */
    __HAL_UNLOCK(huart);

    /* Enable the UART Parity Error Interrupt */
    SET_BIT(huart->Instance->CR1, USART_CR1_PEIE);

    /* Enable the UART Error Interrupt: (Frame error, noise error, overrun error) */
    SET_BIT(huart->Instance->CR3, USART_CR3_EIE);

    /* Enable the DMA transfer for the receiver request by setting the DMAR bit
    in the UART CR3 register */
    SET_BIT(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAR);

    return HAL_OK;
  }
  else
  {
    return HAL_BUSY;
  }
}

跟一下传输完成回调函数 UART_DMAReceiveCplt

static void UART_DMAReceiveCplt(DMA_HandleTypeDef *hdma)
{
  UART_HandleTypeDef* huart = ( UART_HandleTypeDef* )((DMA_HandleTypeDef* )hdma)->Parent;
  /* DMA Normal mode*/
  if((hdma->Instance->CR & DMA_SxCR_CIRC) == 0U)
  {
    huart->RxXferCount = 0;

    /* Disable RXNE, PE and ERR (Frame error, noise error, overrun error) interrupts */
    CLEAR_BIT(huart->Instance->CR1, USART_CR1_PEIE);
    CLEAR_BIT(huart->Instance->CR3, USART_CR3_EIE);
  
    /* Disable the DMA transfer for the receiver request by setting the DMAR bit
       in the UART CR3 register */
    CLEAR_BIT(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAR);

    /* At end of Rx process, restore huart->RxState to Ready */
    huart->RxState = HAL_UART_STATE_READY;
  }
  HAL_UART_RxCpltCallback(huart);                     // 重写这个函数
}

历经千山万水，最终还是回到重写这个函数上了，参考《STM32 Uart中断接收》。

好了，开始增加我们自己的代码了。

第一步，先声明一个Buffer，用于接收数据：

uint8_t rcvBuffer[1024] = {0xAA};

第二步，确定要接收的字节数：

#define SIZE_RCV            8

第三步，在初始化之后，打开DMA，若有数据，系统会自动把数据写入Buffer里面：

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_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_UART4_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
    HAL_UART_Receive_DMA(&huart4, rcvBuffer, SIZE_RCV);    // 这里加这个函数，接收数据
  /* USER CODE END 2 */

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

  /* USER CODE END WHILE */

  /* USER CODE BEGIN 3 */

  }
  /* USER CODE END 3 */

}

第四步，重写回调函数：

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    HAL_UART_Transmit(&huart4, rcvBuffer,SIZE_RCV, 1000);                        // 把数据原封不动还给你
    HAL_UART_Receive_DMA(&huart4, rcvBuffer, SIZE_RCV);                        // 重新打开DMA接收数据
}

好了，编译，烧录，运行，看结果。

看，发8个数据，它就收8个数据。

那么，如果发9个数据呢？它也是收8个数据。如果发7个数据呢？不足8个，不会触发DMA中断。

大家可以自行试一下。

最后，大家可以尝试一下，Mode设置为Circular，结果会是怎么样的？

发送8个字节数据试一下？再发送9个字节试一下？发送第一次？第二次，有什么区别？

只需要把这个配置

 hdma_uart4_rx.Init.Mode = DMA_NORMAL;                                                  // Mode = Normal

更改为

 hdma_uart4_rx.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;                                                // Mode = Circular

重新编译，烧录，运行便可；

整个工程及代码呢，请上百度网盘上下载：

链接：https://pan.baidu.com/s/19usUcgZPX8cCRTKt_NPcfg

密码：07on

文件夹：\Stm32CubeMx\Code\UartRx_DMA.rar

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STM32 Uart DMA方式接收数据

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