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[STM32F0] STM32F0 USART 常用配置，DMA不定长接收

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 楼主| 初级工程渣 发表于 2021-12-31 23:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
CD, DM, ST, ar
USART 是Universal synchronous asynchronous receiver transmitter（通用同步和异步收发器）的简写，这里的同步和异步是根据是否同用一个信号时钟区分，如常见的串口通信，就是异步，SPI是同步。
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 楼主| 初级工程渣 发表于 2021-12-31 23:17 | 显示全部楼层
一、串口的初始化
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  1. /*************************************************
    

  2. uart1
    

  3. 配置串口一的发送和接收的GPIO口功能，以及中断
    

  4. **************************************************/
    

  5. void uart1_init(u32 pclk,u32 baud)
    

  6.  {     
    

  7.         GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    

  8.         USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    

  9.         NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;
    

  10.    
    

  11.         RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);
    

  12.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    

  13.         
    

  14.         GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_1);                //Tx
    

  15.         GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_1);                //Rx
    

  16.         GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource12, GPIO_AF_1);                //RTS/CTS
    

  17.         
    

  18.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_9 |GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_12;
    

  19.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF;        
    

  20.         GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    

  21.         GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP;
    

  22.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    

  23.         GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    

  24.      
    

  25.         
    

  26.     //配置串口中断优先级
    

  27.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel                   = USART1_IRQn; 
    

  28.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority           = 2;
    

  29.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd                = ENABLE;
    

  30.         NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);        
    

  31.  
    

  32.         USART_DeInit(USART1); 
    

  33.         USART_InitStructure.USART_BaudRate            = baud;                              //波特率
    

  34.         USART_InitStructure.USART_WordLength          = USART_WordLength_8b;                //数据长度8
    

  35.         USART_InitStructure.USART_StopBits            = USART_StopBits_1;                   //1个停止位
    

  36.         USART_InitStructure.USART_Parity              = USART_Parity_No;                    //无奇偶校验
    

  37.         USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_RTS_CTS;     //硬件流控制
    

  38.         USART_InitStructure.USART_Mode                = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
    

  39.         
    

  40.  
    

  41.         
    

  42.         USART_DECmd(USART1,ENABLE); //485硬件控制驱动使能
    

  43.         USART_DEPolarityConfig(USART1,USART_DEPolarity_High); //DE 触发后极性
    

  44.         USART_SetDEAssertionTime(USART1,4);  
    

  45.         USART_SetDEDeassertionTime(USART1,4);    
    

  46.         
    

  47.         
    

  48.         USART_OverSampling8Cmd(USART1,ENABLE);   //设置过采样率为 8  默认为16        
    

  49.             USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    

  50.                         
    

  51.         //USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);//使能串口空闲中断
    

  52.     //USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_IDLE);//清除串口空闲中断标志位
    

  53.         
    

  54.         
    

  55.         USART_SetReceiverTimeOut(USART1,2);//空闲2bit后出发中断
    

  56.         
    

  57.         USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RTO,ENABLE);//使能接收超时中断
    

  58.         
    

  59.         USART_ReceiverTimeOutCmd(USART1, ENABLE);
    

  60.         
    

  61.         USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RTO);
    

  62.         
    

  63.             USART_Cmd(USART1, ENABLE);//使能串口    
    

  64.         
    

  65.         DMA1_Config();
    

  66.         
    

  67.         StaFlag.D_A_Pro = BUF_NO2;//首次进来让 dma使用数组2
    

  68.         
    

  69.         StaFlag.Busy_Buf = BUF_NO2;
    

  70.  }
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 楼主| 初级工程渣 发表于 2021-12-31 23:19 | 显示全部楼层
DMA不定长接收，pingpong接收
        所谓DMA不定长接收是 作为接收方的单片机不知道 主机发送的 通信命令字节长度，因此需要完全接收，然后再解析。一个命令通常包含十几~几十个甚至几百个字节，通常都会有相应的协议规定，命令头，命令长度，校验位，命令大小，命令的参数内容等等。通常人们会将一整条命令称为一个包或者一帧。、
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 楼主| 初级工程渣 发表于 2021-12-31 23:21 | 显示全部楼层
    高速通信的情况下，用接收中断一字节一字节的接收，会占用大量CPU的时间，而且存在丢数据的可能，因此一般采用DMA进行接收。

        DMA是什么不再赘述，只需要知道它是个“搬运工”，设置好要去那里“搬运”，“搬运”到那里，它就会不断的干活。
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 楼主| 初级工程渣 发表于 2021-12-31 23:22 | 显示全部楼层
   每当接收完成一个字节后，DMA控制模块，会将这个字节移动我们设置好的内存区域（自定义的数组），当整条命令接收完成后，总线会空闲一段时间，我们可以设置串口空闲中断或者接收超时中断，当总线不再传输数据是，就会进入中断，在中断中我们搞个标志位标志一下，然后在主函数中，去解析这条命令。
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 楼主| 初级工程渣 发表于 2021-12-31 23:23 | 显示全部楼层
有时候主机发送实在是太快了，单片机处理到一半，又来数据了，如果只有一个接收数组，新的命令会同样会被搬运到 这个数组上，造成覆盖。此时解析命令就会出现混乱。为此需要进行pingpong接收，pingpong接收是指采用两个数组进行接收，，数组1接收完成一个包后，如果此时又有数据来了，新的数据将“搬运”到数组2，数组2接收完成一个包后，下一个包的数据将“搬运”到数组1，像来回的乒乓球。
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 楼主| 初级工程渣 发表于 2021-12-31 23:24 | 显示全部楼层
下面为DMA接收的初始化：
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  1. extern u8 Getfinsh_BUF;        
    

  2. extern u8 Busy_Buf_flag;       // 用于切换两个数组PINGPONG接收
    

  3.  
    

  4. u8 USART_RX_BUF1[USART_RX_LEN];     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
    

  5. u8 USART_RX_BUF2[USART_RX_LEN];     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
    

  6.  
    

  7. u16 USART_RX_len=0;       //接收状态标记(字节数)
    

  8.  
    

  9. // 用USART_RX_BUF2来做发送数组，
    

  10. u8 USART1_TX_BUF[USART_TX_LEN];     //发送缓冲,最大USART_TX_LEN个字节.
    

  11. /*************************************************
    

  12. DMA1
    

  13. 用
    

  14. **************************************************/
    

  15. static DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    

  16. void DMA1_Config(void)
    

  17. {
    

  18.     NVIC_InitTypeDef    NVIC_InitStructure;        
    

  19.     RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE); 
    

  20.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);      //使能SYSCFG时钟,必须的        
    

  21.      //和SPI1 DMA冲突，重映射
    

  22.     
    

  23.     SYSCFG_DMAChannelRemapConfig(SYSCFG_DMARemap_USART1Tx, ENABLE);//将DMA串口发送从通道2重映射到通道4
    

  24.     SYSCFG_DMAChannelRemapConfig(SYSCFG_DMARemap_USART1Rx, ENABLE);//将DMA串口发送从通道3重映射到通道5
    

  25.     
    

  26.           /*****DMA发送配置 Memory->Peripheral *****************/
    

  27.     DMA_DeInit(DMA1_Channel4);                       //将DMA1_Channel4信道寄存器初始化为默认的重置值。
    

  28.     DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = USART_RX_LEN;   //设置DMA1的Buffer缓冲区大小，DMA1_MEM_LEN_RX为自定义的变量 
    

  29.     DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;       //关闭内存到内存
    

  30.     DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;      //正常模式
    

  31.     DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;  //内存到外设
    

  32.     DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh; //优先级非常高
    

  33.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //内存地址递增
    

  34.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->TDR;   //设置外设接收地址 
    

  35.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc =  DMA_PeripheralInc_Disable;    //外设地址不变
    

  36.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;      //设置内存数据长度以Byte为单位
    

  37.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)USART_RX_BUF2;             //设置内存发送地址，DMA_Tx为自定义变量
    

  38.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; //设置外设数据长度以Byte为单位
    

  39.     DMA_Init(DMA1_Channel4,&DMA_InitStructure);
    

  40.     
    

  41.     DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC4); //清除DMA_ch4传输完成中断标志                 
    

  42.     DMA_ITConfig(DMA1_Channel4,DMA_IT_TC,ENABLE);//使能DMA1_CH4传输完成中断                
    

  43.     USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);//发送数组和接收数组2 共用一个
    

  44.         
    

  45.    /*****DMA接收配置 Peripheral->Memory*****************/
    

  46.     DMA_DeInit(DMA1_Channel5);
    

  47.     DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = USART_RX_LEN;  
    

  48.     DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;    
    

  49.     DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;   
    

  50.     DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;  
    

  51.     DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; 
    

  52.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
    

  53.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->RDR;    
    

  54.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc =  DMA_PeripheralInc_Disable;
    

  55.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; 
    

  56.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)USART_RX_BUF2;  
    

  57.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
    

  58.     DMA_Init(DMA1_Channel5,&DMA_InitStructure);
    

  59.     
    

  60.     DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC5); 
    

  61.     DMA_ITConfig(DMA1_Channel5,DMA_IT_TC,ENABLE);
    

  62.     USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Rx,ENABLE);
    

  63.     DMA_Cmd(DMA1_Channel5,ENABLE);  //使能DMA通道3
    

  64.                 
    

  65.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel4_5_IRQn;
    

  66.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    

  67.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 1;
    

  68.                 
    

  69.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    

  70. }
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 楼主| 初级工程渣 发表于 2021-12-31 23:26 | 显示全部楼层
串口一中断处理，pingpong切换

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  1. ///*************************************************
    

  2. //       USART1_IRQHandler
    

  3. //              串口2中断
    

  4. //**************************************************/
    

  5. void USART1_IRQHandler(void)
    

  6. {
    

  7.  
    

  8.    if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_ORE) != RESET)
    

  9.     {
    

  10.      // USART_ReceiveData(USART1);
    

  11.       USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_ORE);      
    

  12.     }
    

  13.    
    

  14.            if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RTO) != RESET) //超时中断
    

  15.         {
    

  16.           
    

  17.            USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RTO);        //清除中断标志位           
    

  18.           
    

  19.            DMA1_Channel5->CCR &= (uint16_t)(~DMA_CCR_EN); //关DMA
    

  20.           USART_RX_len= USART_RX_LEN - DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel5);    //获得传输的数据个数        
    

  21.           
    

  22.           if(USART_RX_len>7) //命令大小不可能小于 6 
    

  23.           {
    

  24.             StaFlag.RX_Finsh_BUF = StaFlag.Busy_Buf;           //标志接收完成的BUF
    

  25.             StaFlag.RX_Finsh =1;
    

  26.           }
    

  27.           if(StaFlag.Busy_Buf!=BUF_NO1||StaFlag.D_A_Pro==BUF_NO2) // 1号数组没有被使用，没有正在解析
    

  28.           {   
    

  29.               DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)USART_RX_BUF1;
    

  30.               DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStructure);
    

  31.               StaFlag.Busy_Buf=BUF_NO1;
    

  32.              // GPIOB->ODR|=1<<7;
    

  33.           }
    

  34.           else
    

  35.           {
    

  36.               DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)USART_RX_BUF2;
    

  37.               DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStructure);
    

  38.               StaFlag.Busy_Buf=BUF_NO2;
    

  39.              // GPIOA->ODR|=1<<4; 
    

  40.           }  
    

  41.         }
    

  42.        DMA1_Channel5->CCR |= DMA_CCR_EN; //开DMA   
    

  43. }
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 楼主| 初级工程渣 发表于 2021-12-31 23:27 | 显示全部楼层
硬件收发控制
因为单片机出来的串口信号是TTL信号，传输距离较近，为了实现较远距离的通信，会将串口的TTL信号转成485或232，其中485采用的是差分信号，抗共模干扰能力强，无论是485芯片还是232芯片，都有一个引脚用于控制通信的方向（接收 or 发送），单片机出来TX引脚和RX引脚，还需要额外一个RTS/CTS引脚去控制，STM32F0 的串口中有对应的功能，调用函数启用即可。
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 楼主| 初级工程渣 发表于 2021-12-31 23:29 | 显示全部楼层
        USART_DECmd(USART1,ENABLE); //485硬件控制驱动使能
        USART_DEPolarityConfig(USART1,USART_DEPolarity_High); //DE 触发后极性
        USART_SetDEAssertionTime(USART1,4);  //
        USART_SetDEDeassertionTime(USART1,4);
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 楼主| 初级工程渣 发表于 2021-12-31 23:31 | 显示全部楼层
过采样率
48MHZ主频下，USART波特率最大为3MHZ ,因为USART默认配置成16位采样率，可以通过下面函数来进行设置。
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 楼主| 初级工程渣 发表于 2021-12-31 23:32 | 显示全部楼层
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  1. USART_OverSampling8Cmd(USART1,ENABLE);   //设置过采样率为 8  默认为16  


主频48M，过采样率为8情况下，USART波特率最大为6MHZ
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