STM32F103C8T6核心开发板下，采用串口DMA方式向上位机连续发送数据的实例详解

STM32采用串口DMA方式，用115200bps或更高速率向上位机连续发送数据

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前言

• 我们知道CPU有转移数据、计算、控制程序转移等很多功能，系统运作的核心就是CPU，CPU无时不刻的在处理着大量的事务，但有些事情却没有那么重要，比方说数据的复制和存储数据，如果我们把这部分的CPU资源拿出来，让CPU去处理其他的复杂计算事务，是不是能够更好的利用CPU的资源呢？因此，转移数据（尤其是转移大量数据）是可以不需要CPU参与。比如希望外设A的数据拷贝到外设B，只要给两种外设提供一条数据通路，直接让数据由A拷贝到B，不经过CPU的处理
• DMA就是基于以上设想设计的，它的作用就是解决大量数据转移过度消耗CPU资源的问题。有了DMA使CPU更专注于更加实用的操作、计算、控制等。

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一、DMA应用初步

1. 什么是DMA？

• DMA，全称Direct MemoryAccess，即直接存储器访问
• DMA传输将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间，提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。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。转移这些数据其实是不需要CPU参与的，只需要提供一个通道，让数据之间直接进行传输。
• 这其实就是DMA的作用，通俗一点来说DMA其实就是解放CPU，让CPU去进行更复杂的工作，这些琐碎的小事就交给DMA来
  

2. DMA的意义是什么？

• 简单的来说：控制主存内部读写，减轻CPU负担，加快读取速度

3. 串口使用DMA与不使用DMA的区别

• 区别可就大了
• 通俗的讲：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

4. DMA的应用场景

DMA的作用就是实现数据的直接传输，而去掉了传统数据传输需要CPU寄存器参与的环节，主要涉及四种情况的数据传输，但本质上是一样的，都是从内存的某一区域传输到内存的另一区域（外设的数据寄存器本质上就是内存的一个存储单元）。四种情况的数据传输如下：

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

5. DMA控制器结构

• Stm32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：
  

6. DMA控制器的特点

• 控制器具备两个DMA控制器
• 用于管理一个或多个外设的存储器访问请求
• 数据流（stream）
• 具备16字节的FIFO
  

7. DMA数据传输方式

• 方法1：DMA_Mode_Normal 正常模式：
  当一次DMA数据传输完后，停止DMA传送 ，也就是只传输一次
• 方法2：DMA_Mode_Circular 循环传输模式：
  当传输结束时，硬件自动会将传输数据量寄存器进行重装，进行下一轮的数据传输。 也就是多次传输模式
  

8. DMA工作框图

9. DMA中断

• 每个DMA通道都可以在DMA传输过半、传输完成和传输错误时产生中断；为应用的灵活性考虑，通过设置寄存器的不同位来打开这些中断
  
• 即使没开启，也可以通过查询这些位来获得当前 DMA 传输的状态。这里常用的是 TCIFx位，即数据流 x 的 DMA 传输完成与否标志
• 注意：在大容量产品中， DMA2 通道 4 和 DMA2 通道 5 的中断被映射在同一个中断向量上。在互联型产品 中， DMA2 通道 4 和 DMA2 通道 5 的中断分别有独立的中断向量。所有其他的 DMA 通道都有自己的 中断向量

二、工程创建

1. 题目要求

• STM32采用串口DMA方式，用115200bps或更高速率向上位机连续发送数据

2. 新建STM32cubemx工程

• 可以通过下面两种方式创建基础工程：
  
• 点击Part Number,选择对应开发板（这里选择的STM32F103C8）：
• 然后点击Start .....:
  

3. 工程外设设置

• 设置RCC：
  
• 设置串口USART1,同时可查看波特率等设置是否正确：
  
• 使能中断选择：
  
• DMA设置
  点击DMA Settings，点击Add添加通道，传输速率设置为中速Medium：
  
• 分别点击两个通道，查看模式设置是否为Normal，右侧Memory是否选中：
  
• 在System view下选择DMA，并ADD通道MEMTOMEM：
  
• 时钟设置：
  

4. 工程文件配置

• Project配置：
  
• Code Generator配置：
  
• Open Project：
  

三、Keil环境下的代码编写

1. 工程代码

• 在main.c文件添加代码1：

uint8_t Senbuff[] = "Hello world！";  //定义数据发送数组

• 在main.c文件添加代码2：

  HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)Senbuff, sizeof(Senbuff));
  HAL_Delay(1000);

2. 程序编译

• 编译环境配置，可参考笔者之前的博客进行学习
• 点击Build/Rebuild，进行编译：
  

四、硬件实训

1. 线路连接

• usb to ttl ----> STM32F103C8T6核心开发板
  3V3 —> 3V3
  GND —> GND
  RXD —> A9
  TXD —> A10
  核心板boot0接1
  核心板boot1接0
  
  

2. 工程代码编译烧录

• 打开FlyMcu
• 搜索串口，选择工程文件的hex文件，开始烧录：
  
• 烧录成功：
  

3. 串口助手实验展示

• 打开串口助手：
  

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总结

DMA是一个好的搬运工，将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间，提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输；
希望大家通过本文的学习，能够简单理解在STM32F103C8T6核心开发板下，采用串口DMA方式向上位机连续发送数据的实验原理与操作步骤；
同时也期待大家能够积极留言，指出我存在的问题，谢谢！

参考文献：
https://blog.youkuaiyun.com/qq_57611233/article/details/121169192?spm=1001.2014.3001.5502
https://blog.youkuaiyun.com/qq_46467126/article/details/121076618