串口空闲中断+DMA接收不定长数据

一、引言

在嵌入式系统开发中，串口通信是一种常用的数据传输方式。在很多实际应用场景下，我们需要接收不定长的数据，例如在工业自动化、物联网设备等领域，传感器或其他设备发送的数据长度往往是不固定的。传统的串口接收方式在处理不定长数据时较为繁琐，而利用串口空闲中断结合 DMA（直接内存访问）技术可以高效、方便地实现不定长数据的接收。本文将详细介绍串口空闲中断和 DMA 的原理，以及如何使用它们来实现不定长数据的接收，并给出相应的代码示例。

二、原理介绍

2.1 串口空闲中断

串口空闲中断是指当串口在接收到一帧数据后，总线上出现一段时间（通常为一个字节的传输时间）没有数据传输时，就会触发空闲中断。利用这个特性，我们可以判断一帧数据是否接收完毕。当触发空闲中断时，说明当前接收到的数据帧已经结束，此时可以对已接收的数据进行处理。

2.2 DMA（直接内存访问）

DMA 是一种允许外部设备（如串口）直接与内存进行数据传输，而无需 CPU 干预的技术。在串口接收数据时，使用 DMA 可以将接收到的数据直接存储到指定的内存区域，这样 CPU 可以在数据传输过程中处理其他任务，大大提高了系统的效率。当数据传输完成或达到指定的传输长度时，DMA 会产生相应的中断。

2.3 结合原理

将串口空闲中断和 DMA 结合起来，利用 DMA 持续地将串口接收到的数据存储到内存中，当串口检测到空闲状态时，触发空闲中断。在空闲中断服务函数中，我们可以根据 DMA 已经传输的数据量来确定当前接收到的数据长度，从而实现不定长数据的接收。

三、硬件连接与初始化

3.1 硬件连接

假设我们使用的是 STM32 系列微控制器，串口通常有多个，例如 USART1、USART2 等。以 USART1 为例，其 TX 引脚（发送端）和 RX 引脚（接收端）需要连接到外部设备的相应引脚。同时，根据具体的硬件电路，可能还需要连接电源、地等引脚。

3.2 初始化代码示例

#include "stm32f10x.h"

#define BUFFER_SIZE 256

// 接收缓冲区
uint8_t rx_buffer[BUFFER_SIZE];

// 初始化串口
void USART1_Init(void) {
   
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

    // 使能 GPIOA、USART1 和 DMA1 时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);

    // 配置 USART1 Tx (PA.9) 为复用推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.