Existem dois artigos na série DMA de porta serial, um é usar DMA + interrupção ociosa para enviar e receber dados de comprimento variável, o outro é usar interrupção DMA para enviar e receber dados de comprimento fixo, o link do artigo é o seguinte:
01 STM32F103 DMA serial + interrupção ociosa para realizar comprimento variável Transceptor de dados
02 porta serial STM32F103 + interrupção DMA para alcançar o transceptor de dados
Artigo Diretório
DMA (Direct Memory Access) é um recurso importante de todos os computadores modernos, pois permite que dispositivos de hardware de diferentes velocidades se comuniquem sem depender da carga de interrupção massiva da CPU. Caso contrário, a CPU precisa copiar os dados de cada segmento da fonte para o bloco de notas e, em seguida, gravá-los de volta no novo local. Durante este tempo, a CPU não pode ser usada para outras tarefas.
Para obter o conhecimento básico de DMA, consulte o artigo https://blog.csdn.net/gdjason/article/details/51019219 . Pessoalmente, acho que a última parte do código do artigo do blogueiro é um pouco confusa, então organizarei os registros novamente. O DMA serial pode ter dois métodos de disparo de interrupção. Um é usar a interrupção ociosa IDLE do STM32 para facilitar o recebimento de dados de comprimento variável. Este método é frequentemente usado. O segundo é usar a própria interrupção de conclusão de transferência do DMA. O método pode gerar a interrupção de conclusão de transmissão após o término da transmissão.A diferença é que a interrupção ociosa é conveniente para receber dados de comprimento variável, e a interrupção de conclusão de transmissão DMA só irá gerar a interrupção de recepção após receber o comprimento definido de dados.
1. Interrupção ociosa
Este texto usa o barramento 485 para experimentar a interrupção ociosa do DMA da porta serial e realizar o teste de envio e recebimento de dados. A diferença do 485 é que existe um pino de habilitação adicional. Este pino é de alto nível para habilitar a transmissão e o de baixo nível para habilitar a recepção, portanto, é uma comunicação half-duplex, e os outros são consistentes com a porta serial. Este exemplo usa a porta serial 1 STM32F103, o pino TX é PA9; o pino RX é PA10 e o pino de habilitação de 485 é PD1. Quando você usa o teste de função da porta serial na placa, não precisa considerar o pino de habilitação de 485. A parte sobre 485 neste artigo é marcada com / **** RS485 **** /, e a parte do código está abaixo.
1.1 uart_dma.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include "stm32f10x_usart.h"
#include "stm32f10x_dma.h"
#include "misc.h"
#include "systick.h" // 利用嘀嗒计时器实现了ms级的死等延时，用于切换485收发功能使用，实际项目中不能用死等延时
#include "uart_dma.h"
uint8_t uart1RecvData[32] = {
0}; // 接收数据缓冲区
uint8_t uart1RecvFlag = 0; // 接收完成标志位
uint8_t uart1RecvLen = 0; // 接收的数据长度
uint8_t uart1SendData[32] = {
0}; // 发送数据缓冲区
uint8_t uart1SendFlag = 0; // 发送完成标志位
/* 串口1 GPIO引脚初始化 */
void Uart1GpioInit(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 使能GPIOA时钟
/************ ↓ RS485 相关 ↓ ************/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); // 使能GPIOD时钟
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 输入输出使能引脚 推挽输出
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = UART1_EN_PIN;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(UART1_EN_PORT, &GPIO_InitStruct); // PD1
Uart1RxEnable(); // 初始化接收模式
/************ ↑ RS485 相关 ↑ ************/
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // TX 推挽输出
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = UART1_TX_PIN;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(UART1_TX_PORT, &GPIO_InitStruct); // PA9
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // RX上拉输入
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = UART1_RX_PIN;
GPIO_Init(UART1_RX_PORT, &GPIO_InitStruct); // PA10
}
/************ ↓ RS485 相关 ↓ ************/
/* 使能485发送 */
void Uart1TxEnable(void)
{
GPIO_WriteBit(UART1_EN_PORT, UART1_EN_PIN, Bit_SET); // 485的使能引脚，高电平为使能发送
Delay_ms(5);
}
/* 使能485接收 */
void Uart1RxEnable(void)
{
GPIO_WriteBit(UART1_EN_PORT, UART1_EN_PIN, Bit_RESET); // 485的使能引脚，低电平为使能发送
Delay_ms(5);
}
/************ ↑ RS485 相关 ↑ ************/
/* 串口1配置 9600 8n1 */
void Uart1Config(void)
{
USART_InitTypeDef USART_InitStruct; // 串口配置
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; // 中断配置
DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct; // DMA 配置
USART_DeInit(USART1); // 寄存器恢复默认值
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); // 使能串口时钟
/* 串口参数配置 */
USART_InitStruct.USART_BaudRate = BAUD_RATE; // 波特率：9600
USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 无流控
USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; // 收发
USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No; // 无校验位
USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1; // 1个停止位
USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 8个数据位
USART_Init(USART1, &USART_InitStruct);
USART_Cmd(USART1, ENABLE); // 使能串口
/* 串口中断配置 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 使能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 子优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; // 串口1中断
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); // 嵌套向量中断控制器初始化
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TC, ENABLE); // 使能串口发送中断，发送完成产生 USART_IT_TC 中断
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE); // 使能串口空闲中断，接收一帧数据产生 USART_IT_IDLE 空闲中断
/* 串口DMA配置 */
DMA_DeInit(DMA1_Channel4); // DMA1 通道4，寄存器复位
DMA_DeInit(DMA1_Channel5); // DMA1 通道5，寄存器复位
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); // 使能 DMA1 时钟
// RX DMA1 通道5
DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = sizeof(uart1RecvData); // 定义了接收的最大长度
DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; // 串口接收，方向是外设->内存
DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; // 本次是外设到内存，所以关闭内存到内存
DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)uart1RecvData;// 内存的基地址，要存储在哪里
DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;// 内存数据宽度，按照字节存储
DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; // 内存递增，每次串口收到数据存在内存中，下次收到自动存储在内存的下一个位置
DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; // 正常模式
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = USART1_BASE + 0x04; // 外设的基地址，串口的数据寄存器
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; // 外设的数据宽度，按照字节存储，与内存的数据宽度一致
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; // 接收只有一个数据寄存器 RDR，所以外设地址不递增
DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High; // 优先级
DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStruct);
// TX DMA1 通道4
DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 0; // 发送缓冲区的大小，初始化为0不发送
DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST; // 发送是方向是外设到内存，外设作为目的地
DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr =(uint32_t)uart1SendData; // 发送内存地址，从哪里发送
DMA_Init(DMA1_Channel4, &DMA_InitStruct);
USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Tx | USART_DMAReq_Rx, ENABLE);// 使能DMA串口发送和接受请求
DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE); // 使能接收
DMA_Cmd(DMA1_Channel4, DISABLE); // 禁止发送
}
/* 清除DMA的传输数量寄存器 */
void uart1DmaClear(void)
{
DMA_Cmd(DMA1_Channel5, DISABLE); // 关闭 DMA1_Channel5 通道
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel5, sizeof(uart1RecvData)); // 重新写入要传输的数据数量
DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE); // 使能 DMA1_Channel5 通道
}
/* 串口1发送数组 */
void uart1SendArray(uint8_t *arr, uint8_t len)
{
if(len == 0) // 判断长度是否有效
return;
uint8_t sendLen = len>sizeof(uart1SendData) ? sizeof(uart1SendData) : len; // 防止越界
/************ ↓ RS485 相关 ↓ ************/
Uart1TxEnable(); // 使能发送
/************ ↑ RS485 相关 ↑ ************/
while (DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel4)); // 检查DMA发送通道内是否还有数据
if(arr)
memcpy(uart1SendData, arr, sendLen);
// DMA发送数据-要先关 设置发送长度 开启DMA
DMA_Cmd(DMA1_Channel4, DISABLE);
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel4, sendLen); // 重新写入要传输的数据数量
DMA_Cmd(DMA1_Channel4, ENABLE); // 启动DMA发送
}
1.2 uart_dma.h
#ifndef _UART_DAM_H_
#define _UART_DMA_H_
#include <stdint.h>
#define UART1_TX_PORT GPIOA
#define UART1_TX_PIN GPIO_Pin_9
#define UART1_RX_PORT GPIOA
#define UART1_RX_PIN GPIO_Pin_10
#define UART1_EN_PORT GPIOD
#define UART1_EN_PIN GPIO_Pin_1
#define BAUD_RATE (9600)
extern uint8_t uart1RecvData[32];
extern uint8_t uart1RecvFlag;
extern uint8_t uart1RecvLen;
extern uint8_t uart1SendFlag;
void Uart1GpioInit(void);
void Uart1Config(void);
void uart1DmaClear(void);
void uart1SendArray(uint8_t *arr, uint8_t len);
/************ ↓ RS485 相关 ↓ ************/
void Uart1RxEnable(void);
void Uart1TxEnable(void);
/************ ↑ RS485 相关 ↑ ************/
#endif /* uart_dma.h */
1.3 main.c
#include "uart_dma.h"
#include "misc.h"
int main()
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // 设置中断优先级分组
/************ ↓ RS485 相关 ↓ ************/
SysTickInit(); // 嘀嗒计时器初始化，没用485可以省去
/************ ↑ RS485 相关 ↑ ************/
Uart1GpioInit(); // 串口GPIO初始化
Uart1Config(); // 串口和DMA配置
while(1)
{
if(uart1RecvFlag == 1) // 接收到数据
{
uart1RecvFlag = 0; // 接收标志清空
uart1DmaClear(); // 清空DMA接收通道
uart1SendArray(uart1RecvData, uart1RecvLen); // 使用DMA发送数据
memset(uart1RecvData, '\0', sizeof(uart1RecvData)); // 清空接收缓冲区
}
if(uart1SendFlag == 1)
{
uart1SendFlag = 0; // 清空发送标志
Uart1RxEnable(); // 发送完成打开接收
}
}
}
1.4 stm32f10x_it.c
#include "stm32f10x_it.h"
#include "stm32f10x_usart.h"
#include "stm32f10x_dma.h"
#include "uart_dma.h"
void USART1_IRQHandler(void) // 串口1 的中断处理函数
{
uint8_t clear;
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET) // 空闲中断
{
clear = USART1->SR; // 清除空闲中断
clear = USART1->DR; // 清除空闲中断
uart1RecvFlag = 1; // 置接收标志位
uart1RecvLen = sizeof(uart1RecvData) - DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel5);// 总的buf长度减去剩余buf长度，得到接收到数据的长度
}
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC) != RESET) // 发送完成
{
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_TC); // 清除完成标记
DMA_Cmd(DMA1_Channel4, DISABLE); // 关闭DMA
uart1SendFlag = 1; // 设置发送完成标志位
}
}
1.5 Demonstração de efeito
Este artigo usa a porta serial para usar a interrupção ociosa DMA para receber dados de comprimento variável. Depois de receber os dados, os dados recebidos são enviados usando DMA e o assistente de depuração da porta serial é usado para depuração. O efeito é o seguinte: você pode ver que quando os dados excedem os dados máximos definidos (isto Por exemplo, após 32 bytes), o receptor pode receber apenas 32 dados e os outros dados serão descartados.
1.6 Suplemento de conhecimento
1.6.1 Endereço de base periférica
O endereço periférico para base definido neste artigo é USART1_BASE + 0x04, por que isso? Verifique o manual de referência STM32, encontre o capítulo da porta serial e procure o mapa de endereço do registro USART conforme mostrado abaixo: Você pode ver que o registro de dados é a posição após o deslocamento do registro do endereço base da porta serial 0x04. A definição da macro do endereço base da porta serial 1 pode ser encontrada em stm32f10x.h, conforme mostrado na figura abaixo.
1.6.2 Interrupção ociosa limpa
Depois que uma interrupção inativa é gerada, leia SR primeiro e, em seguida, leia DR para limpar o bit de flag de interrupção inativa, conforme mostrado na figura abaixo (Porta serial Capítulo 25.6.1 Registro de status (USART_SR) do manual).
1.6.3 Número de transferências DMA
Consulte o manual, o valor no registro de quantidade de transferência DMA indica o número de bytes restantes a serem transferidos, então o número total definido nele.c- o valor no registro = indica o número recebido. Este local requer atenção especial, caso contrário, o número de bytes recebidos será calculado incorretamente.
Outro ponto é que após cada recepção ser concluída, a fim de fazer a próxima recepção do subscrito 0 na memória ou armazená-lo, é necessário reescrever a quantidade de dados a serem transmitidos, caso contrário, na próxima vez começará a receber e armazenar diretamente da posição da última transmissão. O mesmo se aplica ao envio, consulte as linhas 127–129 e as linhas 149–151 no código uart_dma.c.
Se a linha 128 for comentada e o registro da quantidade de transferência não for reescrito a cada vez, o resultado da demonstração é o seguinte: A partir do resultado, pode-se ver que se a linha 128 for comentada, o subscrito começará a partir da última posição final quando o DMA transferir dados para o buffer de recebimento. A posição inicial [porque o valor do registro da quantidade de transferência não é 0 neste momento, é 32-7], a frente é '/ 0' porque o buffer de recebimento é limpo após cada recepção. Portanto, após receber um quadro de dados, o registro da quantidade de transferência deve ser zerado.
Se você tiver alguma dúvida durante o processo de aprendizagem de DMA, seja bem-vindo para se comunicar.