STM32串口DMA接收与发送

GReq_mcu168 2022-04-19 10188

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描述

1 前言

直接存储器访问（Direct Memory Access），简称DMA。DMA是CPU一个用于数据从一个地址空间到另一地址空间“搬运”（拷贝）的组件，数据拷贝过程不需CPU干预，数据拷贝结束则通知CPU处理。因此，大量数据拷贝时，使用DMA可以释放CPU资源。DMA数据拷贝过程，典型的有：

  • 内存—>内存，内存间拷贝
  • 外设—>内存，如uart、spi、i2c等总线接收数据过程
  • 内存—>外设，如uart、spi、i2c等总线发送数据过程

2 串口有必要使用DMA吗

串口(uart)是一种低速的串行异步通信，适用于低速通信场景，通常使用的波特率小于或等于115200bps。对于小于或者等于115200bps波特率的，而且数据量不大的通信场景，一般没必要使用DMA，或者说使用DMA并未能充分发挥出DMA的作用。

对于数量大，或者波特率提高时，必须使用DMA以释放CPU资源，因为高波特率可能带来这样的问题：

  • 对于发送，使用循环发送，可能阻塞线程，需要消耗大量CPU资源“搬运”数据，浪费CPU
  • 对于发送，使用中断发送，不会阻塞线程，但需浪费大量中断资源，CPU频繁响应中断；以115200bps波特率，1s传输11520字节，大约69us需响应一次中断，如波特率再提高，将消耗更多CPU资源
  • 对于接收，如仍采用传统的中断模式接收，同样会因为频繁中断导致消耗大量CPU资源

因此，高波特率场景下，串口非常有必要使用DMA。

3 DMA实现方式

dma

4 STM32串口使用DMA

关于STM32串口使用DMA，不乏一些开发板例程及网络上一些博主的使用教程。使用步骤、流程、配置基本大同小异，正确性也没什么毛病，但都是一些基本的Demo例子，作为学习过程没问题；实际项目使用缺乏严谨性，数据量大时可能导致数据异常。

测试平台:

  • STM32F030C8T6
  • UART1/UART2
  • DMA1 Channel2—Channel5
  • ST标准库
  • 主频48MHz（外部12MHz晶振）
dma

5 串口DMA接收

5.1 基本流程

dma

5.2 相关配置

关键步骤

【1】初始化串口

【2】使能串口DMA接收模式，使能串口空闲中断

【3】配置DMA参数，使能DMA通道buf半满（传输一半数据）中断、buf溢满（传输数据完成）中断

为什么需要使用DMA 通道buf半满中断？

很多串口DMA模式接收的教程、例子，基本是使用了“空间中断”+“DMA传输完成中断”来接收数据。实质上这是存在风险的，当DMA传输数据完成，CPU介入开始拷贝DMA通道buf数据，如果此时串口继续有数据进来，DMA继续搬运数据到buf，就有可能将数据覆盖，因为DMA数据搬运是不受CPU控制的，即使你关闭了CPU中断。

严谨的做法需要做双buf，CPU和DMA各自一块内存交替访问，即是"乒乓缓存” ，处理流程步骤应该是这样：

【1】第一步，DMA先将数据搬运到buf1，搬运完成通知CPU来拷贝buf1数据 【2】第二步，DMA将数据搬运到buf2，与CPU拷贝buf1数据不会冲突 【3】第三步，buf2数据搬运完成，通知CPU来拷贝buf2数据 【4】执行完第三步，DMA返回执行第一步，一直循环

dma

STM32F0系列DMA不支持双缓存（以具体型号为准）机制，但提供了一个buf"半满中断"，即是数据搬运到buf大小的一半时，可以产生一个中断信号。基于这个机制，我们可以实现双缓存功能，只需将buf空间开辟大一点即可。

【1】第一步，DMA将数据搬运完成buf的前一半时，产生“半满中断”，CPU来拷贝buf前半部分数据 【2】第二步，DMA继续将数据搬运到buf的后半部分，与CPU拷贝buf前半部数据不会冲突 【3】第三步，buf后半部分数据搬运完成，触发“溢满中断”，CPU来拷贝buf后半部分数据 【4】执行完第三步，DMA返回执行第一步，一直循环

dma

UART2 DMA模式接收配置代码如下，与其他外设使用DMA的配置基本一致，留意关键配置：

  • 串口接收，DMA通道工作模式设为连续模式
  • 使能DMA通道接收buf半满中断、溢满（传输完成）中断
  • 启动DMA通道前清空相关状态标识，防止首次传输错乱数据
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void bsp_uart2_dmarx_config(uint8_t *mem_addr, uint32_t mem_size){   DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;  DMA_DeInit(DMA1_Channel5);  DMA_Cmd(DMA1_Channel5, DISABLE); DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr  = (uint32_t)&(USART2->RDR);/* UART2接收数据地址 */ DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr   = (uint32_t)mem_addr; /* 接收buf */ DMA_InitStructure.DMA_DIR      = DMA_DIR_PeripheralSRC;  /* 传输方向:外设->内存 */ DMA_InitStructure.DMA_BufferSize    = mem_size; /* 接收buf大小 */ DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc   = DMA_PeripheralInc_Disable;  DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc    = DMA_MemoryInc_Enable;  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize  = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize   = DMA_MemoryDataSize_Byte; DMA_InitStructure.DMA_Mode      = DMA_Mode_Circular; /* 连续模式 */ DMA_InitStructure.DMA_Priority     = DMA_Priority_VeryHigh;  DMA_InitStructure.DMA_M2M      = DMA_M2M_Disable;  DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStructure);  DMA_ITConfig(DMA1_Channel5, DMA_IT_TC|DMA_IT_HT|DMA_IT_TE, ENABLE);/* 使能DMA半满、溢满、错误中断 */ DMA_ClearFlag(DMA1_IT_TC5); /* 清除相关状态标识 */ DMA_ClearFlag(DMA1_IT_HT5); DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE); }

DMA 错误中断“DMA_IT_TE”，一般用于前期调试使用，用于检查DMA出现错误的次数，发布软件可以不使能该中断。

5.3 接收处理

基于上述描述机制，DMA方式接收串口数据，有三种中断场景需要CPU去将buf数据拷贝到fifo中，分别是：

  • DMA通道buf溢满（传输完成）场景
  • DMA通道buf半满场景
  • 串口空闲中断场景

前两者场景，前面文章已经描述。串口空闲中断指的是，数据传输完成后，串口监测到一段时间内没有数据进来，则触发产生的中断信号。

5.3 .1 接收数据大小

数据传输过程是随机的，数据大小也是不定的，存在几类情况：

  • 数据刚好是DMA接收buf的整数倍，这是理想的状态
  • 数据量小于DMA接收buf或者小于接收buf的一半，此时会触发串口空闲中断

因此，我们需根据“DMA通道buf大小”、“DMA通道buf剩余空间大小”、“上一次接收的总数据大小”来计算当前接收的数据大小。

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/* 获取DMA通道接收buf剩余空间大小 */uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx);

DMA通道buf溢满场景计算

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接收数据大小 = DMA通道buf大小 - 上一次接收的总数据大小

DMA通道buf溢满中断处理函数：

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void uart_dmarx_done_isr(uint8_t uart_id){   uint16_t recv_size;  recv_size = s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf_size - s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size;
 fifo_write(&s_uart_dev[uart_id].rx_fifo,        (const uint8_t *)&(s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf[s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size]), recv_size);
 s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size = 0;}

DMA通道buf半满场景计算

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接收数据大小 = DMA通道接收总数据大小 - 上一次接收的总数据大小DMA通道接收总数据大小 = DMA通道buf大小 - DMA通道buf剩余空间大小

DMA通道buf半满中断处理函数：

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void uart_dmarx_half_done_isr(uint8_t uart_id){   uint16_t recv_total_size;   uint16_t recv_size;  if(uart_id == 0) {    recv_total_size = s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf_size - bsp_uart1_get_dmarx_buf_remain_size(); } else if (uart_id == 1) {  recv_total_size = s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf_size - bsp_uart2_get_dmarx_buf_remain_size(); } recv_size = recv_total_size - s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size;  fifo_write(&s_uart_dev[uart_id].rx_fifo,        (const uint8_t *)&(s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf[s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size]), recv_size); s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size = recv_total_size;/* 记录接收总数据大小 */}

串口空闲中断场景计算

串口空闲中断场景的接收数据计算与“DMA通道buf半满场景”计算方式是一样的。

串口空闲中断处理函数：

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void uart_dmarx_idle_isr(uint8_t uart_id){   uint16_t recv_total_size;   uint16_t recv_size;  if(uart_id == 0) {    recv_total_size = s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf_size - bsp_uart1_get_dmarx_buf_remain_size(); } else if (uart_id == 1) {  recv_total_size = s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf_size - bsp_uart2_get_dmarx_buf_remain_size(); } recv_size = recv_total_size - s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size; s_UartTxRxCount[uart_id*2+1] += recv_size; fifo_write(&s_uart_dev[uart_id].rx_fifo,        (const uint8_t *)&(s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf[s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size]), recv_size); s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size = recv_total_size;}

注：串口空闲中断处理函数，除了将数据拷贝到串口接收fifo中，还可以增加特殊处理，如作为串口数据传输完成标识、不定长度数据处理等等。

5.3.2 接收数据偏移地址

将有效数据拷贝到fifo中，除了需知道有效数据大小外，还需知道数据存储于DMA 接收buf的偏移地址。有效数据偏移地址只需记录上一次接收的总大小即,可，在DMA通道buf全满中断处理函数将该值清零，因为下一次数据将从buf的开头存储。

在DMA通道buf溢满中断处理函数中将数据偏移地址清零：

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void uart_dmarx_done_isr(uint8_t uart_id){  /* todo */ s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size = 0;}

5.4 应用读取串口数据方法

经过前面的处理步骤，已将串口数据拷贝至接收fifo，应用程序任务只需从fifo获取数据进行处理。前提是，处理效率必须大于DAM接收搬运数据的效率，否则导致数据丢失或者被覆盖处理。

6 串口DMA发送

6.1 基本流程

dma

6.2 相关配置

关键步骤

【1】初始化串口

【2】使能串口DMA发送模式

【3】配置DMA发送通道，这一步无需在初始化设置，有数据需要发送时才配置使能DMA发送通道

UART2 DMA模式发送配置代码如下，与其他外设使用DMA的配置基本一致，留意关键配置：

  • 串口发送是，DMA通道工作模式设为单次模式（正常模式），每次需要发送数据时重新配置DMA
  • 使能DMA通道传输完成中断，利用该中断信息处理一些必要的任务，如清空发送状态、启动下一次传输
  • 启动DMA通道前清空相关状态标识，防止首次传输错乱数据
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void bsp_uart2_dmatx_config(uint8_t *mem_addr, uint32_t mem_size){   DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;  DMA_DeInit(DMA1_Channel4); DMA_Cmd(DMA1_Channel4, DISABLE); DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr  = (uint32_t)&(USART2->TDR);/* UART2发送数据地址 */ DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr   = (uint32_t)mem_addr;  /* 发送数据buf */ DMA_InitStructure.DMA_DIR      = DMA_DIR_PeripheralDST;  /* 传输方向:内存->外设 */ DMA_InitStructure.DMA_BufferSize    = mem_size;    /* 发送数据buf大小 */ DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc   = DMA_PeripheralInc_Disable;  DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc    = DMA_MemoryInc_Enable;  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize  = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize   = DMA_MemoryDataSize_Byte; DMA_InitStructure.DMA_Mode      = DMA_Mode_Normal;   /* 单次模式 */ DMA_InitStructure.DMA_Priority     = DMA_Priority_High;   DMA_InitStructure.DMA_M2M      = DMA_M2M_Disable;  DMA_Init(DMA1_Channel4, &DMA_InitStructure);   DMA_ITConfig(DMA1_Channel4, DMA_IT_TC|DMA_IT_TE, ENABLE); /* 使能传输完成中断、错误中断 */ DMA_ClearFlag(DMA1_IT_TC4); /* 清除发送完成标识 */ DMA_Cmd(DMA1_Channel4, ENABLE); /* 启动DMA发送 */}

6.3 发送处理

串口待发送数据存于发送fifo中，发送处理函数需要做的的任务就是循环查询发送fifo是否存在数据，如存在则将该数据拷贝到DMA发送buf中，然后启动DMA传输。前提是需要等待上一次DMA传输完毕，即是DMA接收到DMA传输完成中断信号"DMA_IT_TC"。

串口发送处理函数：

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void uart_poll_dma_tx(uint8_t uart_id){   uint16_t size = 0;  if (0x01 == s_uart_dev[uart_id].status)    {        return;    } size = fifo_read(&s_uart_dev[uart_id].tx_fifo, s_uart_dev[uart_id].dmatx_buf,      s_uart_dev[uart_id].dmatx_buf_size); if (size != 0) {        s_UartTxRxCount[uart_id*2+0] += size;    if (uart_id == 0)  {            s_uart_dev[uart_id].status = 0x01; /* DMA发送状态 */     bsp_uart1_dmatx_config(s_uart_dev[uart_id].dmatx_buf, size);  }  else if (uart_id == 1)  {            s_uart_dev[uart_id].status = 0x01; /* DMA发送状态,必须在使能DMA传输前置位，否则有可能DMA已经传输并进入中断 */   bsp_uart2_dmatx_config(s_uart_dev[uart_id].dmatx_buf, size);  } }}
  • 注意发送状态标识，必须先置为“发送状态”，然后启动DMA 传输。如果步骤反过来，在传输数据量少时，DMA传输时间短，“DMA_IT_TC”中断可能比“发送状态标识置位”先执行，导致程序误判DMA一直处理发送状态（发送标识无法被清除）。

注：关于DMA发送数据启动函数，有些博客文章描述只需改变DMA发送buf的大小即可；经过测试发现，该方法在发送数据量较小时可行，数据量大后，导致发送失败，而且不会触发DMA发送完成中断。因此，可靠办法是：每次启动DMA发送，重新配置DMA通道所有参数。该步骤只是配置寄存器过程，实质上不会占用很多CPU执行时间。

DMA传输完成中断处理函数：

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void uart_dmatx_done_isr(uint8_t uart_id){  s_uart_dev[uart_id].status = 0; /* 清空DMA发送状态标识 */}

上述串口发送处理函数可以在几种情况调用：

  • 主线程任务调用，前提是线程不能被其他任务阻塞，否则导致fifo溢出
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void thread(void){    uart_poll_dma_tx(DEV_UART1);    uart_poll_dma_tx(DEV_UART2);}
  • 定时器中断中调用
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void TIMx_IRQHandler(void){    uart_poll_dma_tx(DEV_UART1);    uart_poll_dma_tx(DEV_UART2);}
  • DMA通道传输完成中断中调用
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void DMA1_Channel4_5_IRQHandler(void){ if(DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC4)) {  UartDmaSendDoneIsr(UART_2);  DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC4);  uart_poll_dma_tx(DEV_UART2); }}

每次拷贝多少数据量到DMA发送buf：

关于这个问题，与具体应用场景有关，遵循的原则就是：只要发送fifo的数据量大于等于DMA发送buf的大小，就应该填满DMA发送buf，然后启动DMA传输，这样才能充分发挥会DMA性能。因此，需兼顾每次DMA传输的效率和串口数据流实时性，参考着几类实现：

  • 周期查询发送fifo数据，启动DMA传输，充分利用DMA发送效率，但可能降低串口数据流实时性
  • 实时查询发送fifo数据，加上超时处理，理想的方法
  • 在DMA传输完成中断中处理，保证实时连续数据流

7 串口设备

7.1 数据结构

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/* 串口设备数据结构 */typedef struct{ uint8_t status;   /* 发送状态 */ _fifo_t tx_fifo;  /* 发送fifo */ _fifo_t rx_fifo;  /* 接收fifo */ uint8_t *dmarx_buf;  /* dma接收缓存 */ uint16_t dmarx_buf_size;/* dma接收缓存大小*/ uint8_t *dmatx_buf;  /* dma发送缓存 */ uint16_t dmatx_buf_size;/* dma发送缓存大小 */ uint16_t last_dmarx_size;/* dma上一次接收数据大小 */}uart_device_t;

7.2 对外接口

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/* 串口注册初始化函数 */void uart_device_init(uint8_t uart_id){   if (uart_id == 1) {  /* 配置串口2收发fifo */  fifo_register(&s_uart_dev[uart_id].tx_fifo, &s_uart2_tx_buf[0],                       sizeof(s_uart2_tx_buf), fifo_lock, fifo_unlock);  fifo_register(&s_uart_dev[uart_id].rx_fifo, &s_uart2_rx_buf[0],                       sizeof(s_uart2_rx_buf), fifo_lock, fifo_unlock);    /* 配置串口2 DMA收发buf */  s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf = &s_uart2_dmarx_buf[0];  s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf_size = sizeof(s_uart2_dmarx_buf);  s_uart_dev[uart_id].dmatx_buf = &s_uart2_dmatx_buf[0];  s_uart_dev[uart_id].dmatx_buf_size = sizeof(s_uart2_dmatx_buf);  bsp_uart2_dmarx_config(s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf,           sizeof(s_uart2_dmarx_buf));  s_uart_dev[uart_id].status  = 0; }}
/* 串口发送函数 */uint16_t uart_write(uint8_t uart_id, const uint8_t *buf, uint16_t size){ return fifo_write(&s_uart_dev[uart_id].tx_fifo, buf, size);}
/* 串口读取函数 */uint16_t uart_read(uint8_t uart_id, uint8_t *buf, uint16_t size){ return fifo_read(&s_uart_dev[uart_id].rx_fifo, buf, size);}

8 完整源码

代码仓库：https://github.com/Prry/stm32f0-uart-dma

串口&DMA底层配置：

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#include #include #include #include "stm32f0xx.h"#include "bsp_uart.h"
/** * @brief   * @param   * @retval  */static void bsp_uart1_gpio_init(void){    GPIO_InitTypeDef    GPIO_InitStructure;#if 0 RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOB, ENABLE);     GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_0);    GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_0);   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStructure.GPIO_OType  = GPIO_OType_PP;    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed   = GPIO_Speed_Level_3;    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP;    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);#else RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);     GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_1);    GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_1);   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStructure.GPIO_OType  = GPIO_OType_PP;    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed   = GPIO_Speed_Level_3;    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP;    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);#endif}
/** * @brief   * @param   * @retval  */static void bsp_uart2_gpio_init(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOB, ENABLE);  GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource2, GPIO_AF_1); GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource3, GPIO_AF_1);  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);}
/** * @brief   * @param   * @retval  */void bsp_uart1_init(void){ USART_InitTypeDef USART_InitStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;  bsp_uart1_gpio_init();  /* 使能串口和DMA时钟 */ RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);  USART_InitStructure.USART_BaudRate            = 57600; USART_InitStructure.USART_WordLength          = USART_WordLength_8b; USART_InitStructure.USART_StopBits            = USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_Parity              = USART_Parity_No; USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode                = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);  USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE); /* 使能空闲中断 */ USART_OverrunDetectionConfig(USART1, USART_OVRDetection_Disable);  USART_Cmd(USART1, ENABLE); USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Rx|USART_DMAReq_Tx, ENABLE); /* 使能DMA收发 */
 /* 串口中断 */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel         = USART1_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 2; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd      = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
 /* DMA中断 */   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel      = DMA1_Channel2_3_IRQn;          NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 0;  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd      = ENABLE;   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}
/** * @brief   * @param   * @retval  */void bsp_uart2_init(void){ USART_InitTypeDef USART_InitStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;  bsp_uart2_gpio_init();  /* 使能串口和DMA时钟 */ RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);
 USART_InitStructure.USART_BaudRate            = 57600; USART_InitStructure.USART_WordLength          = USART_WordLength_8b; USART_InitStructure.USART_StopBits            = USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_Parity              = USART_Parity_No; USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode                = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);  USART_ITConfig(USART2, USART_IT_IDLE, ENABLE); /* 使能空闲中断 */ USART_OverrunDetectionConfig(USART2, USART_OVRDetection_Disable);  USART_Cmd(USART2, ENABLE); USART_DMACmd(USART2, USART_DMAReq_Rx|USART_DMAReq_Tx, ENABLE);  /* 使能DMA收发 */
 /* 串口中断 */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel         = USART2_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 2; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd      = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
 /* DMA中断 */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel         = DMA1_Channel4_5_IRQn;          NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 0;  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd      = ENABLE;   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}
void bsp_uart1_dmatx_config(uint8_t *mem_addr, uint32_t mem_size){   DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;  DMA_DeInit(DMA1_Channel2); DMA_Cmd(DMA1_Channel2, DISABLE); DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr  = (uint32_t)&(USART1->TDR); DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr   = (uint32_t)mem_addr;  DMA_InitStructure.DMA_DIR      = DMA_DIR_PeripheralDST;  /* 传输方向:内存->外设 */ DMA_InitStructure.DMA_BufferSize    = mem_size;  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc   = DMA_PeripheralInc_Disable;  DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc    = DMA_MemoryInc_Enable;  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize  = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize   = DMA_MemoryDataSize_Byte; DMA_InitStructure.DMA_Mode      = DMA_Mode_Normal;  DMA_InitStructure.DMA_Priority     = DMA_Priority_High;  DMA_InitStructure.DMA_M2M      = DMA_M2M_Disable;  DMA_Init(DMA1_Channel2, &DMA_InitStructure);   DMA_ITConfig(DMA1_Channel2, DMA_IT_TC|DMA_IT_TE, ENABLE);  DMA_ClearFlag(DMA1_IT_TC2); /* 清除发送完成标识 */ DMA_Cmd(DMA1_Channel2, ENABLE); }
void bsp_uart1_dmarx_config(uint8_t *mem_addr, uint32_t mem_size){   DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;  DMA_DeInit(DMA1_Channel3);  DMA_Cmd(DMA1_Channel3, DISABLE); DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr  = (uint32_t)&(USART1->RDR); DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr   = (uint32_t)mem_addr;  DMA_InitStructure.DMA_DIR      = DMA_DIR_PeripheralSRC;  /* 传输方向:外设->内存 */ DMA_InitStructure.DMA_BufferSize    = mem_size;  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc   = DMA_PeripheralInc_Disable;  DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc    = DMA_MemoryInc_Enable;  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize  = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize   = DMA_MemoryDataSize_Byte; DMA_InitStructure.DMA_Mode      = DMA_Mode_Circular;  DMA_InitStructure.DMA_Priority     = DMA_Priority_VeryHigh;  DMA_InitStructure.DMA_M2M      = DMA_M2M_Disable;  DMA_Init(DMA1_Channel3, &DMA_InitStructure);  DMA_ITConfig(DMA1_Channel3, DMA_IT_TC|DMA_IT_HT|DMA_IT_TE, ENABLE);/* 使能DMA半满、全满、错误中断 */ DMA_ClearFlag(DMA1_IT_TC3); DMA_ClearFlag(DMA1_IT_HT3); DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE); }
uint16_t bsp_uart1_get_dmarx_buf_remain_size(void){ return DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel3); /* 获取DMA接收buf剩余空间 */}
void bsp_uart2_dmatx_config(uint8_t *mem_addr, uint32_t mem_size){   DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;  DMA_DeInit(DMA1_Channel4); DMA_Cmd(DMA1_Channel4, DISABLE); DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr  = (uint32_t)&(USART2->TDR); DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr   = (uint32_t)mem_addr;  DMA_InitStructure.DMA_DIR      = DMA_DIR_PeripheralDST;  /* 传输方向:内存->外设 */ DMA_InitStructure.DMA_BufferSize    = mem_size;  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc   = DMA_PeripheralInc_Disable;  DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc    = DMA_MemoryInc_Enable;  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize  = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize   = DMA_MemoryDataSize_Byte; DMA_InitStructure.DMA_Mode      = DMA_Mode_Normal;  DMA_InitStructure.DMA_Priority     = DMA_Priority_High;  DMA_InitStructure.DMA_M2M      = DMA_M2M_Disable;  DMA_Init(DMA1_Channel4, &DMA_InitStructure);   DMA_ITConfig(DMA1_Channel4, DMA_IT_TC|DMA_IT_TE, ENABLE);  DMA_ClearFlag(DMA1_IT_TC4); /* 清除发送完成标识 */ DMA_Cmd(DMA1_Channel4, ENABLE); }
void bsp_uart2_dmarx_config(uint8_t *mem_addr, uint32_t mem_size){   DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;  DMA_DeInit(DMA1_Channel5);  DMA_Cmd(DMA1_Channel5, DISABLE); DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr  = (uint32_t)&(USART2->RDR); DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr   = (uint32_t)mem_addr;  DMA_InitStructure.DMA_DIR      = DMA_DIR_PeripheralSRC;  /* 传输方向:外设->内存 */ DMA_InitStructure.DMA_BufferSize    = mem_size;  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc   = DMA_PeripheralInc_Disable;  DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc    = DMA_MemoryInc_Enable;  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize  = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize   = DMA_MemoryDataSize_Byte; DMA_InitStructure.DMA_Mode      = DMA_Mode_Circular;  DMA_InitStructure.DMA_Priority     = DMA_Priority_VeryHigh;  DMA_InitStructure.DMA_M2M      = DMA_M2M_Disable;  DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStructure);  DMA_ITConfig(DMA1_Channel5, DMA_IT_TC|DMA_IT_HT|DMA_IT_TE, ENABLE);/* 使能DMA半满、全满、错误中断 */ DMA_ClearFlag(DMA1_IT_TC5); DMA_ClearFlag(DMA1_IT_HT5); DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE); }
uint16_t bsp_uart2_get_dmarx_buf_remain_size(void){ return DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel5); /* 获取DMA接收buf剩余空间 */}

压力测试：

  • 1.5Mbps波特率，串口助手每毫秒发送1k字节数据，stm32f0 DMA接收数据，再通过DMA发送回串口助手，毫无压力。
  • 1.5Mbps波特率，可传输大文件测试，将接收数据保存为文件，与源文件比较。
  • 串口高波特率测试需要USB转TLL工具及串口助手都支持才可行，推荐CP2102、FT232芯片的USB转TTL工具。
dma

 

原文标题：单片机高负载串口通信，如何设计可靠的方案？

文章出处：【微信公众号：硬件攻城狮】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。

 
审核编辑：汤梓红
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