2019年3月12日-HAL库UART使用DMA收发（一）

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#DMA #UART

本文介绍了如何使用HAL库结合DMA进行UART的收发操作。通过CubeMX配置HAL库，简单调用函数实现单次发送，并在发送完成后重置状态为HAL_UART_STATE_READY。为了实现连续发送，需要在用户文件中定义相关函数。此外，还提到了串口的定长接收函数，数据会被存储到指定缓冲区。不定长接收的实现留作后续内容。

HAL库用起来的确相对来说更直观一些，但是用习惯了标准库感觉来回调用函数，有些繁琐，然而CubeMX直接生成HAL库非常好用，还是要学习一下的。

首先Cube中配置完成后，基本不用改什么，直接调用

uint8_t aTxBuffer[] = "*********SENDING DATA with DMA***********\r\n";

HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,aTxBuffer,sizeof(aTxBuffer));// DMA发生数据

就可以实现单次的发送了；

然后为了可以连续发送，需要将HAL_UART_StateTypeDef复位成HAL_UART_STATE_READY；

typedef enum
{
  HAL_UART_STATE_RESET             = 0x00U,    /*!< Peripheral is not yet Initialized
                                                   Value is allowed for gState and RxState */
  HAL_UART_STATE_READY             = 0x20U,    /*!< Peripheral Initialized and ready for use
                                                   Value is allowed for gState and RxState */
  HAL_UART_STATE_BUSY              = 0x24U,    /*!< an internal process is ongoing
                                                   Value is allowed for gS
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1、HAL_UART_Transmit_DMA中调用HAL_DMA_Start_IT，在HAL_DMA_Start_IT中虽然开启了三个中断：hdma->Instance->CR |= DMA_IT_TC | DMA_IT_TE | DMA_IT_DME，但是没有开DMA总中断，所以这3个不起作用；如果开启DMA总中断，完成DMA后会调用下图的UART_DMATransmitCplt函数。为此，如果不想亲自设置，要想在使用串口+DMA发送，应该在cubemx中开启串口和DMA中断。
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上一节我们使用中断结合环形fifo，实现了比较方便、高效地串口收发，这个方法在几乎所有的单片机上都可以使用，就连最基础的51单片机也能支持。而到了stm32这款强大的单片机，有更多的用法可以实现高效的串口收发，本节我们就介绍使用DMA传输串口数据。 先简单介绍一下DMA，DMA全称为：Direct Memory Access，即直接存储器访问。它可以独立地将数据从一个地址空间复制到另外一个地址空间，而不占用CPU的资源。 DMA尤其在高速、大容量的数据传输时特别有用：如果使用中断传输，CPU会在传输
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摘要： 本文介绍了利用DMA（直接存储器访问）实现UART高效发送数据的方法。传统查询/中断方式需CPU频繁参与数据搬运，而DMA通过硬件自动完成内存与外设间的数据传输，仅需CPU启动并处理一次完成中断，大幅降低资源占用。文章详解了DMA发送的三要素（源地址、目标地址、数据长度）、CubeMX配置步骤及HAL库函数调用流程，并展示了DMA发送与中断接收环形缓冲区的结合应用。实验验证了DMA在大数据量场景下的优势，同时指出DMA接收需结合IDLE中断解决数据长度不确定的问题，为后续内容埋下伏笔。
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在STM32 HAL库中，UART用于串口通信，DMA用于数据的直接内存访问，环形缓冲区用于高效处理数据。以下为使用方法及示例代码。 ### 使用方法 1. **UART配置**：借助STM32CubeMX对UART进行配置，包含波特率、数据位、停止位等参数。生成代码之后，在代码里初始化UART句柄。 2. **DMA配置**：同样利用STM32CubeMX配置DMA，把DMA通道和UART关联起来，并且选择合适的传输方向（发送或接收）。 3. **环形缓冲区创建**：定义一个数组当作缓冲区，同时设置读写指针。 4. **数据收发**：使用HAL库提供的DMA函数来启动UART的数据收发操作，把数据存于环形缓冲区。 ### 示例代码 ```c #include "stm32xxxx_hal.h" // 定义环形缓冲区结构体 #define BUFFER_SIZE 256 typedef struct { uint8_t buffer[BUFFER_SIZE]; uint16_t head; uint16_t tail; } CircularBuffer; CircularBuffer rx_buffer; // 初始化环形缓冲区 void CircularBuffer_Init(CircularBuffer *cb) { cb->head = 0; cb->tail = 0; } // 向环形缓冲区写入数据 void CircularBuffer_Write(CircularBuffer *cb, uint8_t data) { uint16_t next_head = (cb->head + 1) % BUFFER_SIZE; if (next_head != cb->tail) { cb->buffer[cb->head] = data; cb->head = next_head; } } // 从环形缓冲区读取数据 uint8_t CircularBuffer_Read(CircularBuffer *cb) { if (cb->head != cb->tail) { uint8_t data = cb->buffer[cb->tail]; cb->tail = (cb->tail + 1) % BUFFER_SIZE; return data; } return 0; } // UART DMA接收完成回调函数 void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { if (huart == &huart1) { // 将接收到的数据写入环形缓冲区 CircularBuffer_Write(&rx_buffer, huart->pRxBuffPtr[0]); // 重新启动DMA接收 HAL_UART_Receive_DMA(huart, huart->pRxBuffPtr, 1); } } // 主函数 int main(void) { HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init(); MX_USART1_UART_Init(); MX_DMA_Init(); // 初始化环形缓冲区 CircularBuffer_Init(&rx_buffer); // 启动DMA接收 HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, (uint8_t *)&rx_buffer.buffer[rx_buffer.head], 1); while (1) { // 从环形缓冲区读取数据并处理 uint8_t data = CircularBuffer_Read(&rx_buffer); if (data != 0) { // 处理接收到的数据 // 例如：发送响应数据 HAL_UART_Transmit(&huart1, &data, 1, HAL_MAX_DELAY); } } } ``` ### 代码解释 1. **环形缓冲区结构体**：`CircularBuffer`结构体包含一个数组`buffer`以及读写指针`head`和`tail`。 2. **环形缓冲区函数**：`CircularBuffer_Init`用于初始化缓冲区，`CircularBuffer_Write`用于写入数据，`CircularBuffer_Read`用于读取数据。 3. **UART DMA接收回调函数**：`HAL_UART_RxCpltCallback`在DMA接收完成时被调用，把接收到的数据写入环形缓冲区，并且重新启动DMA接收。 4. **主函数**：初始化UART、DMA和环形缓冲区，启动DMA接收，在主循环里从环形缓冲区读取数据并处理。
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