DMA 串口传输原理解析

之前有个同事因为用串口查询方式发送数据，被我说了一顿，明明有 DMA 资源，竟然放着不用，对于鱼鹰这种性能强迫症来说，肯定无法忍受，所以当时就和他说，有时间你把它改一下。

谁知道过了好几个月他才有时间弄这个，然后还是出了问题，没法子，只能找我解决了。

现象是这样的，使用查询方式，一点问题没有，从机可以正常接收数据，一旦换成 DMA，从机就无法正常解析数据了，从机缓存的数据也不正确。

因为当时我也一脸懵逼，也不知道他做了什么操作导致的，毕竟他调用的 DMA 发送函数都是鱼鹰很久以前写的，也是久经考验的代码，不可能出现问题才对。

所以在没有头绪的情况下，直接同时调试两颗单片机了。

对，你没有看错，就是使用两个调试器同时调试两个单片机。

很简单，就在下面的图中选择即可，估计有很多老司机都不知道这个吧。（不同工程）

这样一台电脑就可以同时调试主机和从机了。

当时首先查看了 DMA 外设和 UART 寄存器情况，发现并没有问题（毕竟如果这个错了，再怎么查应用代码也是没用的，排查问题要讲究先后顺序）。

又在线查了一会发现，如果我在 DMA 发送函数后打上断点，从机是可以正常解析的，这一点又让我疑惑了，所以为了防止从机代码可能有问题，直接让同事用一个串口模块接收数据。

串口助手显示，发送的字节数是正确的，但是只有帧头几个字节对的，其它字节全是错的。

一看到这里，鱼鹰大概就知道了，大概率是 DMA 发送缓冲区被篡改了，一查函数调用，瞬间就明白了是怎么回事，函数调用大概如下（细节没有展示）：

void dma_send(DMA_Channel_TypeDef *DMAx, void *buff, uint8_t size){  DMAx->CNDTR = size;  DMAx->CMAR  = buff;}

void send_data(){  uint8_t buff[8];  buff[0] = 1;  buff[1] = 2;     ……  dma_send(dma1, buff, 8); }

竟然用局部数组变量作为 DMA 发送的缓冲区，鱼鹰也是醉了。

那么为什么查询方式下，这样的代码不会出错，DMA 方式就错了？

要解答这样的问题，基础必须扎实：

1、DMA 传输原理

2、局部变量存放位置与特性。

只要知道这两点，这个问题就很容易避免。

但事实上，很多人只会大概用，根本没有真正理解。

DMA  串口传输凭什么说效率高？是因为它让串口速率传输更快了吗？一个字节传输本来要 1 ms，用 DMA 只要 0.5 ms？估计很多人都是这么理解的吧。

事实上，DMA 并没有加快传输速率，只不过是把传输的任务转交给专业的而言《数据传输还用 CPU？不如交给 DMA 吧！》，而 CPU 就可以专心干剩下的事情。

注意这里的转交一词，CPU 把必要的传输信息（比如传输地址、大小等）告诉 DMA 后，一般会启动 DMA，之后立刻运行后面的代码，但此时 DMA 缓存地址里面的数据并没全部发送出去，如果这个缓存用的是局部变量，离开这个函数后，局部变量被回收，并会继续给其他函数使用，此时这个缓存的数据就被篡改了，这样 DMA 发送出去的数据当然不正确。

所以，从这个角度来说，DMA 并没有加快串口本身的传输速度，只是解放了 CPU 资源而已。但是 CPU 被解放了， DMA 所使用的 缓存 资源可不能也随之解放呀，只能等发送完毕后才能释放。所以最简单的方法是在 缓存 前面加一个 static 。

那么为什么查询不会出问题呢？查询是把所有缓存中的数据发送出去后，才会离开当前函数，这样局部变量始终存在，也就不会有问题了，不像 DMA 一样扔到缓存里面就溜之大吉，局部变量也随之溜了。

但是，还有一种特殊的局部变量，也能达到全局的效果。这就是操作系统中的主函数的局部变量。

void  task(){  uint32_t buff[32]; // 局部变量，但效果和全局变量差不多。  while(1)  {  }}

因为任务一般会被死循环包含，永不退出（前提条件），所以这里的局部变量也就不会被释放掉，所以有些情况下，为了更好的使用资源，会采用这种方式。

好了，今天的分享到此结束，有收获的话，记得三连支持一波呦！

编辑：黄飞