串口DMA其实一点儿都不难

DMA一种在嵌入式实时任务处理中常用的功能。而UART发送数据包，使用DMA方式能大量减轻CPU处理的时间，使其CPU资源不被大量浪费，尤其在UART收发大量数据包（如高频率收发指令）时具有明显优势。

一、简述DMA 

DMA：Direct Memory Access，直接内存存取/访问。简单来说就是内存RAM直接和其他设备（外设）进行数据交互，而不需要CPU参与的一种控制器。DMA它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依赖于 CPU 的大量中断负载。否则，CPU 需要从来源把每一片段的数据复制到缓存器，然后把它们再次写回到新的地方。在这个过程中，CPU不能做其他的工作。

二、DMA的优点

DMA在系统中的角色好比一个公司的员工，CPU好比是公司的老板。回到UART发送数据，同样的道理，CPU只需要简单的操作（“安排任务”），就可把一串数据包丢给DMA直接发送，最后发送完成，收到一个发送完成中断，通知CPU发送完成即可。说到这里相信大部分人都明白了，老板可以亲自开车或者坐飞机送快递，完成这件事情，但会耽搁老板很多时间。同样，如果我们使用UART自己发送，CPU就会不停仲裁发送结果，占据CPU大量资源。在RTOS中，特别是有大量任务需要处理的时候，UART使用DMA发送就会带来很大方便。使用裸机运行的相同，尤为突出。

三、实例代码：DMA发送配置

本文使用STM32F4 MCU、标准外设库为例给大家简单讲述一下配置。

01

USART配置

USART（COM）宏定义：

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/* COMM通信 */#define COMM_COM USART2#define COMM_COM_CLK RCC_APB1Periph_USART2#define COMM_COM_TX_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOD //UART TX#define COMM_COM_TX_PIN GPIO_Pin_5#define COMM_COM_TX_GPIO_PORT GPIOD#define COMM_COM_TX_SOURCE GPIO_PinSource5#define COMM_COM_TX_AF GPIO_AF_USART2#define COMM_COM_RX_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOD //UART RX#define COMM_COM_RX_PIN GPIO_Pin_6#define COMM_COM_RX_GPIO_PORT GPIOD#define COMM_COM_RX_SOURCE GPIO_PinSource6#define COMM_COM_RX_AF GPIO_AF_USART2#define COMM_COM_IRQn USART2_IRQn#define COMM_COM_Priority 9 //优先级#define COMM_COM_BaudRate 115200 //波特率#define COMM_COM_IRQHandler USART2_IRQHandler //中断函数接口(见stm32f4xx_it.c)

USART配置：
 

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/************************************************函数名称 ：USART_COMM_Configuration功 能 ：通信串口配置参 数 ：无返 回 值 ：无作 者 ：strongerHuang*************************************************/void USART_COMM_Configuration(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; USART_InitTypeDef USART_InitStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 
/* 时钟配置 */ RCC_AHB1PeriphClockCmd(COMM_COM_TX_GPIO_CLK | COMM_COM_RX_GPIO_CLK, ENABLE); if((USART1 == COMM_COM) || (USART6 == COMM_COM)) RCC_APB2PeriphClockCmd(COMM_COM_CLK, ENABLE); else RCC_APB1PeriphClockCmd(COMM_COM_CLK, ENABLE); 
/* 复用配置 */ GPIO_PinAFConfig(COMM_COM_TX_GPIO_PORT, COMM_COM_TX_SOURCE, COMM_COM_TX_AF); GPIO_PinAFConfig(COMM_COM_RX_GPIO_PORT, COMM_COM_RX_SOURCE, COMM_COM_RX_AF); 
/* 引脚配置 */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = COMM_COM_TX_PIN; //USART Tx GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; //复用模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(COMM_COM_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = COMM_COM_RX_PIN; //USART Rx GPIO_Init(COMM_COM_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); 
/* NVIC配置 */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = COMM_COM_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = COMM_COM_Priority; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 
/* USART配置 */ USART_InitStructure.USART_BaudRate = COMM_COM_BaudRate; //波特率 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //传输位数 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ; //校验位 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发功能 USART_Init(COMM_COM, &USART_InitStructure);
USART_ClearFlag(COMM_COM, USART_FLAG_RXNE | USART_FLAG_TC); USART_ITConfig(COMM_COM, USART_IT_RXNE, ENABLE); //接收中断
USART_DMACmd(COMM_COM, USART_DMAReq_Tx, ENABLE); //使能DMA
USART_Cmd(COMM_COM, ENABLE); //使能USART}

 

02

DMA配置

DMA宏定义：

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/* COMM_DMA */#define COMM_DR_ADDRESS ((uint32_t)USART2 + 0x04)#define COMM_DMA DMA1#define COMM_DMA_CLK RCC_AHB1Periph_DMA1#define COMM_TX_DMA_CHANNEL DMA_Channel_4#define COMM_TX_DMA_STREAM DMA1_Stream6#define COMM_TX_DMA_FLAG_TCIF DMA_FLAG_TCIF6#define COMM_TX_DMA_IRQn DMA1_Stream6_IRQn#define COMM_TX_DMA_Priority 8 //优先级#define COMM_TX_DMA_IRQHandler DMA1_Stream6_IRQHandler //中断函数接口(见stm32f4xx_it.c)#define COMM_TX_DMA_IT_TCIF DMA_IT_TCIF6

DMA配置：

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/************************************************函数名称 ：USART_COMM_DMA_Configuration功 能 ：通信串口的DMA配置参 数 ：无返 回 值 ：无作 者 ：strongerHuang*************************************************/void USART_COMM_DMA_Configuration(void){ DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 
/* 使能时钟 */ RCC_AHB1PeriphClockCmd(COMM_DMA_CLK, ENABLE); 
/* NVIC配置 */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = COMM_TX_DMA_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = COMM_TX_DMA_Priority; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 
/* DMA配置 */ DMA_DeInit(COMM_TX_DMA_STREAM); DMA_InitStructure.DMA_Channel = COMM_TX_DMA_CHANNEL; //DMA通道 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = COMM_DR_ADDRESS; //外设地址 DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)0; //内存地址(待传入参数) DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral; //传输方向 DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 0; //传输长度(待传入参数) DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外设递增 DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //内存递增 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //数据宽度 DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; //循环模式 DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //优先级 DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable; DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull; DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single; DMA_Init(COMM_TX_DMA_STREAM, &DMA_InitStructure);
DMA_ClearFlag(COMM_TX_DMA_STREAM, COMM_TX_DMA_FLAG_TCIF); DMA_ITConfig(COMM_TX_DMA_STREAM, DMA_IT_TC, ENABLE); //使能DMA传输完成中断
DMA_Cmd(COMM_TX_DMA_STREAM, DISABLE); //初始化禁止}

03

DMA发送UART数据包

DMA发送函数：

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/************************************************函数名称 ：COMM_SendBufByDMA功 能 ：通信串口通过DMA发送数据参 数 ：Buf ------ 数据(地址) Length --- 数据长度(字节)返 回 值 ：无作 者 ：strongerHuang*************************************************/void COMM_SendBufByDMA(uint8_t *Buf, uint16_t Length){ DMA_Cmd(COMM_TX_DMA_STREAM, DISABLE); //关闭DMA //内存地址 DMA_MemoryTargetConfig(COMM_TX_DMA_STREAM, (uint32_t)Buf, DMA_Memory_0); DMA_SetCurrDataCounter(COMM_TX_DMA_STREAM, Length); //设置DMA传输长度 DMA_Cmd(COMM_TX_DMA_STREAM, ENABLE); //使能DMA}

细心的朋友会发现，这个发送函数其实很简单，当然，这里是使用STM32F4芯片,其他芯片也差不多，原理类似。HAL库同样可以完成。
关于DMA发送完成中断，可根据实际情况，如果使用RTOS，一般发送数据是一个任务，这个任务会OS等待（检测）发送完成信号（即DMA发送完成中断）。

本文转载自公众号 | strongerHuang

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