STM32F1应用DMA——串口收发不定长数据
使用STM32自带DMA传输数据，可以减轻CPU负担，只需设置一些参数即可发送想要发送的数据，以下是STM32F1系列芯片测试过的部分代码，可实现DMA串口收发数据。下图来自STM32官网的手册，RM0008.pdf
发送数据逻辑图：
接收数据逻辑图
下面是使用STM32 HAL库进行配置，大致实现思路都是一样的，先开启串口初始化（开启DMA传输），相应的DMA初始化，然后设置好传输地址，传输字节个数，然后启动使能
一、初始化部分
uint8_t u8txbuff[1024]; //发送缓冲区
uint8_t u8rxbuff[1024]; //接收缓冲区
void uart2_init(uint32_t m_u32bound)
{
//01-GPIO配置
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
//02-开启时钟
__HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE(); //启动串口2时钟
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); //启动GPIOA时钟
//03-配置引脚
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2; //USART1_TX PA.2
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; //推完复用模式
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; //高速配置
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); //PA2初始化
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_3; //USART1_RX PA.3
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; //输入模式：浮空输入
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; //没有上下拉
HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct); //PA3初始化
//04-设置串口中断
HAL_NVIC_SetPriority(USART2_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(USART2_IRQn);
//05-USART 配置
I_huart2.Instance = USART2;
I_huart2.Init.BaudRate = m_u32bound; //波特率
I_huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; //没有硬件控制流
I_huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; //收发模式
I_huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; //停止位1位
I_huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; //无奇偶校验位
I_huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16; //
I_huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; //数据位：8个
if(HAL_UART_Init(&I_huart2)!=HAL_OK) //初始化串口
while(1);
//04-设置中断优先级
HAL_NVIC_SetPriority(USART2_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(USART2_IRQn);
//05-启动DMA1时钟
__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
//07-DMA1 USART2_RX
hdma_usart2_tx.Instance = DMA1_Channel7; //通道7
hdma_usart2_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH; //外设到内存
hdma_usart2_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; //外设地址不增长
hdma_usart2_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; //内存地址增长模式
hdma_usart2_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE; //字节对齐
hdma_usart2_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE; //字节对齐
hdma_usart2_tx.Init.Mode = DMA_NORMAL; //正常模式
hdma_usart2_tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH; //传输等级：高
if (HAL_DMA_Init(&hdma_usart2_tx) != HAL_OK)
while(1);
//06-DMA1 USART2_RX
hdma_usart2_rx.Instance = DMA1_Channel6; //通道6
hdma_usart2_rx.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY; //内存到外设
hdma_usart2_rx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; //外设地址不增长
hdma_usart2_rx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; //内存地址增长
hdma_usart2_rx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;//字节对齐
hdma_usart2_rx.Init.MemDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE; //字节对齐
hdma_usart2_rx.Init.Mode = DMA_CIRCULAR; //循环模式
hdma_usart2_rx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW; //传输等级：低
if (HAL_DMA_Init(&hdma_usart2_rx) != HAL_OK)
while(1);
//07-开启发送完成中断
__HAL_UART_ENABLE_IT(&I_huart2, UART_IT_TC); //发送完成中断
//08-开启DMA接收
HAL_DMA_Start(&hdma_usart2_rx,(uint32_t)&USART2->DR,(uint32_t)u8rxbuff,BUFFMAX);
SET_BIT(I_huart2.Instance->CR3, USART_CR3_DMAR);//USART2请求 DMA启动
//09-开启DMA发送
HAL_DMA_Start(&hdma_usart2_tx, (uint32_t)u8txbuff,(uint32_t)&USART2->DR, 0);
SET_BIT(I_huart2.Instance->CR3, USART_CR3_DMAT);//USART2请求 DMA启动
}
二、串口中断部分（发送数据部分）
这个需要开启串口发送完成中断，当DMA往串口传送数据完成后，串口会产生发送完成中断。
//串口2发送中断
void USART2_IRQHandler(void)
{
if((USART2->SR & UART_FLAG_TC)!=RESET)
{
//当DMA传输数据完成以后，就会进入一次这个中断
USART2->SR = ~(UART_FLAG_TC);
u8txmode = SEND_FINISH//此处设置：发送完成标志
}
}
三、发送数据函数
每当调用这个函数就会，要求DMA发送一段数据给USART的数据寄存器当中，接下来等待进入串口发送中断后，就可以判定DMA传送数据到串口已经完成发送。
//入口参数
//txlen : 发送数据长度
void USART2_TxdSend(uint16_t u16txlen)
{
__HAL_DMA_DISABLE(&hdma_usart2_tx); //暂停DMA
__HAL_UART_CLEAR_FLAG(&I_huart2, UART_FLAG_TC); //清除发送中断
__HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart2_tx) = u16txlen; //设置发送数据长度
__HAL_DMA_ENABLE(&hdma_usart2_tx); //启动DMA
}
三、开启定时器
开启定时器的目的是希望，周期性的去查询DMA传送了多少的数据到内存，也就是说接收了多少个字节。当个DMA传送字节个数没有变化之后（DMA_CNDTR寄存器没有变化），又或者时超过一定时间后，就可以判定一帧数据已经接收完成了。
void Timer4_Init(void)
{
TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
//01-定时器4时钟
__HAL_RCC_TIM4_CLK_ENABLE();
//02-定时器4
I_htim4.Instance = TIM4; //TIM4¶¨Ê±Æ÷
I_htim4.Init.Prescaler = 35; //Ô¤·ÖƵϵÊý
I_htim4.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; //ÏòÉϼÆÊý
I_htim4.Init.Period = 10000; //ÖØ×°ÔØÖµ 0 ->> 10000
I_htim4.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; //²»·ÖƵ
I_htim4.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE; //ʹÄÜÖØÐÂ×°ÔØ
if (HAL_TIM_Base_Init(&I_htim4) != HAL_OK)
while(1);
//03-设置中断
HAL_NVIC_SetPriority(TIM4_IRQn, 3, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM4_IRQn);
//05-¶¨Ê±Æ÷´¥·¢Ô´ÉèÖÃ
sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_UPDATE; //更新中断
sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&I_htim4, &sMasterConfig) != HAL_OK)
while(1);
//06-清除中断标志位
__HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&I_htim4,TIM_FLAG_UPDATE);
//07-打开定时器中断
HAL_TIM_Base_Start_IT(&I_htim4);
}
四、定时器中断（接收数据部分）
DMA的DMA_CNDTR寄存器每当传输一个数据时，这个寄存器会自动减1，即接收一个数据。当串口处于接收状态时，使用定时器中断1ms周期查询DMA的DMA_CNDTR寄存器变化。
假定BUFFMAX为缓冲区长度：
①当BUFFMAX等于DMA_CNDTR寄存器值，没有输入接收（空闲状态）
②当BUFFMAX不等于DMA_CNDTR寄存器值，有新的数据接收（接收状态）
③当DMA_CNDTR寄存器超过20ms没有变化，判定接收数据完成。
#define RECE_FINISH 0 //接收数据完成标志
#define RECE_ING 1 //正在就收数据
#define RECE_ILDE 2 //空闲状态
uint16_t u16rxp; //现在接收数据长度
uint16_t u16timer; //接收计时器
uint8_t u8rxmode; //接收状态
//定时器4（每1毫秒进入一次中断）
void TIM4_IRQHandler(void)
{
//获取定时器更新
if(__HAL_TIM_GET_FLAG(&I_htim4,TIM_FLAG_UPDATE) != RESET)
{
//清除定时器中断
__HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&I_htim4,TIM_FLAG_UPDATE);
if(u8rxmode != RECE_FINISH)
{
if(u16rxp != (BUFFMAX - DMA1_Channel6->CNDTR))
{//查询接收数据有变化
u16timer =0;
u16rxp = (BUFFMAX - DMA1_Channel6->CNDTR); //当前已经获取的数据长度
}
if(u16timer < 20 )
u16timer ++; //接收数据计数
if(u16timer ==20)
{//超过一定时间，DMA没传过任何数据，则认为完成
u16timer =0;
u8rxmode = RECE_FINISH;
__HAL_DMA_DISABLE(&hdma_usart2_rx); //暂停DMA2
DMA1_Channel6->CNDTR = BUFFMAX; //写入缓冲区长度
__HAL_DMA_ENABLE(&hdma_usart2_rx); //启动DMA2
}
}
}
}
五、测试
#include <string.h>
extern uint16_t u16rxp;
extern uint8_t u8txbuff;
extern uint8_t u8rxbuff;
extern uint8_t u8rxmode;
int main(void)
{
uart2_init(115200); //波特率设置 115200
Timer4_Init(); //开启定时器
while(1)
{
if(u8rxmode==RECE_FINISH) //判定接收完成
{
memcpy(u8txbuff,u8rxbuff,u16rxp); //将接收的数据放入发送缓冲区
USART2_TxdSend(u16rxp); //发送数据
u8rxmode=RECE_ILDE;//进入空闲状态
}
}
}
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