STM32F4 UART1 DMA发送和接收不定长度数据

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#软件 #stm32 #STM32F4

本文详细介绍了如何在STM32F4微控制器上使用DMA进行串口数据发送与接收，特别是针对接收时无法预估数据长度的问题，提出了使用UART空闲中断来辅助判断数据接收完成的方法。通过配置DMA与中断，实现了灵活的数据传输与高效的数据处理。

STM32F4 串口收发使用DMA还是很方便的。但是配置DMA时需要配置数据长度，这一点对于发送来说可以预估计自己发送的长度来配置DMA发送数据长度，但是对于接收不是很好解决，因为如果使用DMA接收中断是要配置的数据长度减到0才能出发中断。但是我们无法判断接受数据的长度，导致无法判断数据接收完成。网上有提出的解决方法是用定时器固定周期的读DMA接收的长度来判断是否接收完成，也有使用UART的空闲中断来处理的。在这里我使用UART的空闲中断来处理接收不定长数据。当然也要打开DMA接收完成中断，处理数据接收超过DMA配置的长度导致的DMA接收中断。

1.使用DMA发送时每次发送数据前需要配置发送的数据长度，此时要注意应先关闭DMA，然后配置数据长度，最后开启DMA发送，同时在DMA发送中断里面不要忘记清除相应的中断标志位。

2.DMA接收长度达到配置长度后会导致接收中断，此时在中断处理函数内要先关闭DMA，然后读出数据长度，清掉相应的中断标志位，最后重新配置DMA接收长度并打开DMA接收。在这里的DMA中断指示为了防护一次性接收数据超过DMA配置长度。

3.UART空闲中断，利用空闲中断可以很好地判断DMA接收不定长度的数据是否完成。初始化UART时打开空闲中断。当数据接收完成后会触发UART空闲中断。在中断内首先关闭DMA，读出DMA接收到的数据长度，清除DMA标志，重新配置DMA接收长度，清除空闲中断标志IDLE。这里要注意清除IDLE要由软件序列清除即依次读取USART1->SR;和USART1->DR;

下面贴出代码方便以后查看

u8  ReceiveBuff[RECEIVE_BUF_SIZE];   //接收缓冲
u8  SendBuff[SEND_BUF_SIZE];	//发送数据缓冲区

u16 UART1_ReceiveSize = 0;

//初始化IO 串口1 
//bound:波特率
void uart_init(u32 bound)
{
	//GPIO端口设置
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;

	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE); //使能GPIOA时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//使能USART1时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2,ENABLE);//DMA2时钟使能 

	//串口1对应引脚复用映射
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1); //GPIOA9复用为USART1
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1); //GPIOA10复用为USART1

	//USART1端口配置
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; //GPIOA9与GPIOA10
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;	//速度50MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化PA9，PA10

	//USART1 初始化设置
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//波特率设置
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//收发模式
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1

	USART_Cmd(USART1, ENABLE);  //使能串口1 

	//USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);
	
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);//开启相关中断

	//Usart1 NVIC 配置
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//串口1中断通道
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3;//抢占优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =3;		//子优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//根据指定的参数初始化VIC寄存器、

	USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);  //使能串口1的DMA发送   
	USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Rx,ENABLE);  //使能串口1的DMA接收


	//****************************配置UART1发送
	DMA_DeInit(DMA2_Stream7);
	while (DMA_GetCmdStatus(DMA2_Stream7) != DISABLE);//等待DMA可配置 
	/* 配置 DMA Stream */
	DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_4;  //通道选择
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&USART1->DR;//DMA外设地址
	DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (u32)SendBuff;//DMA 存储器0地址
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral;//存储器到外设模式
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = SEND_BUF_SIZE;//数据传输量 
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设非增量模式
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//存储器增量模式
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;//外设数据长度:8位
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;//存储器数据长度:8位
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;// 使用普通模式 
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;//中等优先级
	DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;         
	DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;//存储器突发单次传输
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;//外设突发单次传输
	DMA_Init(DMA2_Stream7, &DMA_InitStructure);//初始化DMA Stream
	//DMA NVIC  
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA2_Stream7_IRQn;  
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;  
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  
	DMA_ITConfig(DMA2_Stream7,DMA_IT_TC,ENABLE);

	//****************************配置UART1接收
	DMA_DeInit(DMA2_Stream5);
	while (DMA_GetCmdStatus(DMA2_Stream5) != DISABLE);//等待DMA可配置 
	/* 配置 DMA Stream */
	DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_4;  //通道选择
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&USART1->DR;//DMA外设地址
	DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (u32)ReceiveBuff;//DMA 存储器0地址
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory ;//外设到存储器模式
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = RECEIVE_BUF_SIZE;//数据传输量 
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设非增量模式
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//存储器增量模式
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;//外设数据长度:8位
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;//存储器数据长度:8位
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;// 使用普通模式 
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;//中等优先级
	DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;         
	DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;//存储器突发单次传输
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;//外设突发单次传输
	DMA_Init(DMA2_Stream5, &DMA_InitStructure);//初始化DMA Stream
	//DMA NVIC  
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA2_Stream5_IRQn;  
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;  
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  
	DMA_Cmd(DMA2_Stream5, ENABLE);  //开启DMA传输 
	
	DMA_ITConfig(DMA2_Stream5,DMA_IT_TC,ENABLE);
	
}

//开启一次DMA传输
//DMA_Streamx:DMA数据流,DMA1_Stream0~7/DMA2_Stream0~7 
//ndtr:数据传输量  
void DmaSendDataProc(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx,u16 ndtr)
{
 
	DMA_Cmd(DMA_Streamx, DISABLE);                      //关闭DMA传输 
	
	while (DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE){}	//确保DMA可以被设置  
		
	DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Streamx,ndtr);          //数据传输量  
 
	DMA_Cmd(DMA_Streamx, ENABLE);                      //开启DMA传输 
}	  

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//串口1
//发送单字节
 void SendByteInfoProc(u8 nSendInfo)
{
	u8 *pBuf = NULL;
	//指向发送缓冲区
	pBuf = SendBuff;
	*pBuf++ = nSendInfo;

	DmaSendDataProc(DMA2_Stream7,1); //开始一次DMA传输！	  
}
//发送多字节
void SendBytesInfoProc(u8* pSendInfo, u16 nSendCount)
{
	u16 i = 0;
	u8 *pBuf = NULL;
	//指向发送缓冲区
	pBuf = SendBuff;

	for (i=0; i<nSendCount; i++)
	{
		*pBuf++ = pSendInfo[i];
	}
	//DMA发送方式
	DmaSendDataProc(DMA2_Stream7,nSendCount); //开始一次DMA传输！	  
}

//发送完成中断
void DMA2_Stream7_IRQHandler(void)
{
	//清除标志
	if(DMA_GetFlagStatus(DMA2_Stream7,DMA_FLAG_TCIF7)!=RESET)//等待DMA2_Steam7传输完成
	{ 
		DMA_ClearFlag(DMA2_Stream7,DMA_FLAG_TCIF7);//清除DMA2_Steam7传输完成标志
	}
}
//接收完成中断
void DMA2_Stream5_IRQHandler(void)
{
	//清除标志
	if(DMA_GetFlagStatus(DMA2_Stream5,DMA_FLAG_TCIF5)!=RESET)//等待DMA2_Steam7传输完成
	{ 
		DMA_Cmd(DMA2_Stream5, DISABLE); //关闭DMA,防止处理其间有数据

		UART1_ReceiveSize =RECEIVE_BUF_SIZE - DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Stream5);
		if(UART1_ReceiveSize !=0)
		{
			OSSemPost(DMAReceiveSize_Sem);
		}
		
		DMA_ClearFlag(DMA2_Stream5,DMA_FLAG_TCIF5 | DMA_FLAG_FEIF5 | DMA_FLAG_DMEIF5 | DMA_FLAG_TEIF5 | DMA_FLAG_HTIF5);//清除DMA2_Steam7传输完成标志
		DMA_SetCurrDataCounter(DMA2_Stream5, RECEIVE_BUF_SIZE);
		DMA_Cmd(DMA2_Stream5, ENABLE);     //打开DMA,
	}
}

//空闲中断
void USART1_IRQHandler(void)
{
	u16 data;
	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_IDLE) != RESET)
	{
		DMA_Cmd(DMA2_Stream5, DISABLE); //关闭DMA,防止处理其间有数据

		data = USART1->SR;
		data = USART1->DR;
		
		UART1_ReceiveSize =RECEIVE_BUF_SIZE - DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Stream5);
		if(UART1_ReceiveSize !=0)
		{
			OSSemPost(DMAReceiveSize_Sem);
		}
		DMA_ClearFlag(DMA2_Stream5,DMA_FLAG_TCIF5 | DMA_FLAG_FEIF5 | DMA_FLAG_DMEIF5 | DMA_FLAG_TEIF5 | DMA_FLAG_HTIF5);//清除DMA2_Steam7传输完成标志
		DMA_SetCurrDataCounter(DMA2_Stream5, RECEIVE_BUF_SIZE);
		DMA_Cmd(DMA2_Stream5, ENABLE);     //打开DMA,

	}
}

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11-21
<think> 首先，用户的问题是关于STM32F4使用UART1进行DMA发送时速度减半的解决方案。用户提到了参考站内引用，但这些引用似乎与UART1 DMA速度减半问题不直接相关。我需要基于用户的问题和我的知识库来提供帮助。 用户的关键点："stm32f4 UART1 DMA发送速度减半的解决办法"。意思是当使用DMA发送数据时，速度减半。 可能的原因： 1. **时钟配置错误**：UART的时钟源或波特率设置可能不正确。 2. **DMA配置问题**：DMA传输模式、缓冲大小或中断处理可能导致速度下降。 3. **中断优先级或冲突**：如果中断处理不当，可能会延迟DMA传输。 4. **缓存管理**：DMA传输中的数据对齐或缓存问题。 5. **硬件限制**：STM32F4的特定设置或外设冲突。 从引用中提取相关信息： - 引用[1]提到有朋友反映进接受完成中断但数据量未达设置长度，这可能与中断处理相关。 - 引用[4]指出在HAL库中，DMA模式使用说明中提到需要配置UART中断优先级和使能NVIC。 - 引用[5]讨论了UART发送和DMA配置。 用户的问题集中在速度减半，所以我需要针对性地回答。 解决方案步骤： 1. **检查波特率设置**：确保UART的波特率正确配置。使用STM32CubeMX或手动检查时钟树配置，确认UART1的时钟源（如APB2时钟）和波特率设置正确。 2. **验证DMA配置**： - DMA传输模式：使用正常模式而非循环模式，除非必要。 - 传输方向：确保设置为内存到外设（Memory to Peripheral）。 - 数据宽度：源和目的数据宽度应匹配（例如都设置为字节）。 - 优先级：设置DMA通道优先级为高。 - 中断：如果使用中断，确保处理高效，避免延迟。 3. **中断处理**： - 根据引用[4]，HAL库可能要求在DMA非循环模式下使能UART中断以检测传输完成。 - 确保UART中断优先级合理，避免与其他中断冲突。 4. **优化代码**： - 避免在DMA传输期间进行繁重任务。 - 使用DMA传输完成中断来通知而不是轮询。 5. **硬件检查**：确保UART引脚配置正确，无外部干扰。 6. **HAL库使用**：正确使用HAL_UART_Transmit_DMA函数。检查回调函数是否高效。 生成相关问题： - 基于用户查询，生成相关问题以扩展理解。 - 例如：如何配置UART1 DMA？DMA传输速度的影响因素？如何优化STM32F4的UART性能？ 回答结构： - 使用中文。 - 结构清晰：先解释可能原因，然后给出解决方案步骤。 - 引用相关部分：如果有必要，添加引用标识。 - 最后生成相关问题。 确保LaTeX格式正确： - 行内数学表达式用$...$。 - 独立公式用$$...$$，但在这个上下文中可能不需要数学公式。 - 语法正确。 最终回答大纲： 1. 介绍问题：简述UART1 DMA发送速度减半的可能原因。 2. 解决方案：逐步提供解决步骤。 3. 代码示例：如果适用，提供配置代码（用代码块）。 4. 生成相关问题。 </think>### STM32F4 UART1 DMA发送速度减半的解决办法 在使用STM32F4的UART1进行DMA发送时，速度减半的问题通常源于时钟配置错误、DMA设置不当或中断处理冲突。以下是基于STM32 HAL库的逐步解决方案。建议结合STM32CubeIDE进行配置和调试。 #### 1. **检查时钟配置** - UART1的时钟源是APB2总线（在STM32F4中，UART1挂载在APB2上）。确保APB2时钟频率正确： - 默认情况下，APB2时钟应与系统主频同步（如STM32F407主频为168MHz，APB2时钟也为168MHz）。 - 使用STM32CubeMX验证时钟树：确认UART1的时钟分频比$ R $满足 $ \text{波特率} = \frac{\text{APB2时钟}}{\text{USARTDIV}} $，其中 USARTDIV 是波特率生成器的值。 - 常见错误：APB2时钟被错误分频（如设置为系统主频的一半），导致实际波特率减半。在`SystemClock_Config()`函数中检查HAL_RCC_ClockConfig调用。 #### 2. **优化DMA配置** - DMA传输速度受通道优先级、数据宽度和模式影响： - **通道优先级**：设置DMA通道为最高优先级（如`DMA_PRIORITY_HIGH`），避免被其他外设抢占。 - **数据宽度**：源（内存）和目的（UART）数据宽度必须一致。例如： ```c hdma_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE; // 外设数据宽度为字节 hdma_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE; // 内存数据宽度为字节 ``` - **传输模式**：使用`DMA_NORMAL`模式而非循环模式（`DMA_CIRCULAR`），除非需要连续发送。 - **传输方向**：确保配置为内存到外设（`DMA_MEMORY_TO_PERIPH`）。 - 参考引用[4]，在非循环DMA模式下，需使能UART中断以检测传输完成[^4]： ```c HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0); // 设置UART1中断优先级 HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn); // 使能UART1中断 ``` #### 3. **调整中断处理** - DMA速度减半可能与中断冲突有关： - 降低中断延迟：确保UART1中断和DMA中断（如DMA2 Stream7）的优先级高于其他非关键中断。 - 精简中断服务程序：在`USART1_IRQHandler`中仅处理必要事件（如传输完成标志），避免复杂逻辑。 - 参考引用[1]，错误的中断触发可能因标志位未清除，导致额外延迟[^1]。在中断服务函数中调用`__HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart1, UART_FLAG_TC)`清除传输完成标志。 #### 4. **代码实现示例** 以下是基于HAL库的UART1 DMA发送配置代码（在STM32CubeIDE中）： ```c // 步骤1: 初始化UART1和DMA UART_HandleTypeDef huart1; DMA_HandleTypeDef hdma_tx; void MX_USART1_UART_Init(void) { huart1.Instance = USART1; huart1.Init.BaudRate = 115200; // 确保波特率正确 huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX; huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16; if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) { Error_Handler(); } } void MX_DMA_Init(void) { __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE(); // DMA2用于UART1发送 hdma_tx.Instance = DMA2_Stream7; // STM32F4中UART1_TX对应DMA2 Stream7 hdma_tx.Init.Channel = DMA_CHANNEL_4; hdma_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH; hdma_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; hdma_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; hdma_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE; hdma_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE; hdma_tx.Init.Mode = DMA_NORMAL; // 使用正常模式 hdma_tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH; // 高优先级 hdma_tx.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE; if (HAL_DMA_Init(&hdma_tx) != HAL_OK) { Error_Handler(); } __HAL_LINKDMA(&huart1, hdmatx, hdma_tx); // 关联UART和DMA } // 步骤2: 发送数据 uint8_t data[] = "Test DMA speed"; HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, data, sizeof(data)); // 步骤3: 在传输完成中断中处理 void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { if (huart->Instance == USART1) { // 传输完成后的操作（如设置标志位） } } ``` #### 5. **常见问题排查** - **波特率验证**：使用逻辑分析仪或串口助手检查实际波特率。速度减半时，实际波特率可能为设定值的一半（如设置115200但实际为57600）。 - **DMA缓存对齐**：确保发送数据缓存地址对齐（例如4字节对齐），避免DMA访问延迟。 - **硬件问题**：检查UART引脚（PA9/TX）的配置，确保无外部上拉/下拉电阻影响信号。 - **库函数调用**：避免在DMA传输中调用阻塞函数（如`HAL_Delay`）。参考引用[5]，优先使用`HAL_UART_Transmit_DMA`而非轮询函数[^5]。 通过以上步骤，通常能解决速度减半问题。如果仍未解决，请提供更多代码细节以便进一步分析。
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