【STM32】RTT-Studio中HAL库开发教程五：UART的DMA应用

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已于 2024-08-23 19:42:55 修改

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分类专栏： RTT-HAL 文章标签： stm32 嵌入式硬件单片机

于 2024-08-23 19:41:56 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Hei_se_meng_yan/article/details/141467232

文章目录

一、简介
二、RTT配置
三、串口收发流程
四、完整代码
五、测试验证

一、简介

1.关于DMA

DMA(Direct Memory Access，直接存储器访问) 是所有现代电脑的重要特色，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资料复制到暂存器，然后把它们再次写回到新的地方。在这个时间中，CPU对于其他的工作来说就无法使用。
简单的来说，能控制主存内部读写，这样有利于减轻CPU负担，加快读取速度。
在没有DMA之前，串口每次发送数据时都要由CPU将源地址上的数据拷贝到串口发送的相关寄存器上；串口每次接收数据时都要由CPU将发送来的数据拷贝到主存上。而加了DMA后，只需要告诉DMA源地址和目标地址，DMA通道就能够自动进行数据的转移，即CPU只需要告诉DMA：串口需要发送的数据在哪里，串口接收到的数据应该存在哪里，运输的工作则交由DMA去做，运输期间CPU就可以去处理别的事情，这就大大提高了CPU的运行效率。

2.DMA使用场景

DMA用在只需要传输数据，不需要处理数据的地方，有三种传输方式：

外设→存储器（例如：将串口RDR寄存器写入某数据buf）
存储器→外设（例如：将某数据buf写入串口TDR寄存器）
存储器→存储器（例如：复制某特别大的数据buf）

3.DMA控制结构

Stm32F4最多有：2个DMA控制器，各8个数据流，每个数据流有8个通道（或请求），每个通道有一个仲裁器，用于处理请求的优先级。
在这里插入图片描述

4.IDLE空闲中断

（1）STM32 IDLE 接收空闲中断—接受完一帧数据，触发中断
在使用串口接受字符串时，可以使用空闲中断（IDLEIE置1，即可使能空闲中断），这样在接收完一个字符串，进入空闲状态时，即将IDLE置1，便会激发一个空闲中断。在中断处理函数，我们可以解析这个字符串。

（2）STM32的IDLE的中断产生条件
在串口无数据接收的情况下，不会产生，当清除IDLE标志位后，必须有接收到第一个数据后，才开始触发，一但接收的数据断流，没有接收到数据，即产生IDLE中断

（3）STM32 RXNE接收数据中断—接受到一个字节的数据，触发中断
当串口接收到一个bit的数据时，(读取到一个停止位) 便会触发 RXNE接收数据中断

5.实现方法

利用串口IDLE空闲中断的方式接收一帧数据，方法如下:

选择一个串口，并配置成空闲中断IDLE模式且使能DMA接收，并同时设置接收缓冲区和初始化DMA。
初始化完成之后，当外部给单片机发送数据的时候，假设这次接受的数据长度是200个字节，那么在单片机接收到一个字节的时候并不会产生串口中断，而是DMA在后台把数据默默地搬运到你指定的缓冲区数组里面。
当整帧数据发送完毕之后串口才会产生一次中断，此时可以利用__HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx)。
函数计算出当前DMA接收存储空间剩余字节：本次的数据接受长度=预先定义的接收总字节-接收存储空间剩余字节。

例如：本次串口接受200个字节，HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rx_buffer,200);//打开DMA接收。然后我发送了HelloWord9个字节的数据长度，那么此时 GET_COUNTER函数读出来接收存储空间剩余字节就是191个字节，实际接受的字节(9) = 预先定义的接收总字节(200) - __HAL_DMA_GET_COUNTER()（191）：9 = 200-191

二、RTT配置

（1）配置串口：主要是配置使用的串口号，以及打开RTT所需要的驱动函数。

/** After configuring corresponding UART or UART DMA, you can use it.
 *
 * STEP 1, define macro define related to the serial port opening based on the serial port number
 *                 such as     #define BSP_USING_UART1
 *
 * STEP 2, according to the corresponding pin of serial port, define the related serial port information macro
 *                 such as     #define BSP_UART1_TX_PIN       "PA9"
 *                             #define BSP_UART1_RX_PIN       "PA10"
 *
 * STEP 3, if you want using SERIAL DMA, you must open it in the RT-Thread Settings.
 *                 RT-Thread Setting -> Components -> Device Drivers -> Serial Device Drivers -> Enable Serial DMA Mode
 *
 * STEP 4, according to serial port number to define serial port tx/rx DMA function in the board.h file
 *                 such as     #define BSP_UART1_RX_USING_DMA
 *
 */

#define BSP_USING_UART1
#define BSP_UART1_TX_PIN       "PA9"
#define BSP_UART1_RX_PIN       "PA10"

#define BSP_USING_UART3
#define BSP_UART3_TX_PIN       "PD8"
#define BSP_UART3_RX_PIN       "PD9"

（2）配置初始化函数：主要是使用CubeMx配置生成串口的初始化代码，并将代码复制到board.c中。

extern DMA_HandleTypeDef hdma_usart3_rx;
extern DMA_HandleTypeDef hdma_usart3_tx;

/**
* @brief USART MSP Initialization
* This function configures the hardware resources used in this example
* @param husart: USART handle pointer
* @retval None
*/
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* huart)
{
   
   
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {
   
   0};
    if (huart->Instance == USART3)
    {
   
   
        /* Peripheral clock enable */
        __HAL_RCC_USART3_CLK_ENABLE();
        __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();

        /**USART3 GPIO Configuration
         PD8     ------> USART3_TX
         PD9     ------> USART3_RX
         */
        GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9;
        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
        GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
        GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
        GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART3;
        HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);

        /* USART3 DMA Init */