【stm32HAL库】uart dma收发驱动(含实例)

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概要

本文以STM32F1xx_HAL_Driver驱动库做讲解，实验以stm32f103c8芯片做示例，工程采用makefile进行编译。

常用结构体

UART_HandleTypeDef

typedef struct __UART_HandleTypeDef

{

    USART_TypeDef *Instance; // 指向串口寄存器基地址

    UART_InitTypeDef Init; // 串口通信相关的基本配置

    uint8_t *pTxBuffPtr; // 指向串口发送缓冲区

    uint16_t TxXferSize; // 串口发送缓冲区大小

    __IO uint16_t TxXferCount; // 串口剩余需要发送的数目

    uint8_t *pRxBuffPtr; // 指向串口接收缓冲区

    uint16_t RxXferSize; // 串口接收缓冲区大小

    __IO uint16_t RxXferCount; // 串口剩余需要接收的数目

    __IO HAL_UART_RxTypeTypeDef ReceptionType; // 接收类型

    DMA_HandleTypeDef *hdmatx; // 指向串口发送DMA句柄

    DMA_HandleTypeDef *hdmarx; // 指向串口接收DMA句柄

    HAL_LockTypeDef Lock; // 锁对象

    __IO HAL_UART_StateTypeDef gState; // 串口全局句柄管理、串口发送的状态

    __IO HAL_UART_StateTypeDef RxState; // 串口接收的状态

    __IO uint32_t ErrorCode; // 错误码



#if (USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS == 1)

    void (*TxHalfCpltCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); // 串口发送过半回调函数

    void (*TxCpltCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); // 串口发送完成回调函数

    void (*RxHalfCpltCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); // 串口接收过半回调函数

    void (*RxCpltCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); // 串口接收完成回调函数

    void (*ErrorCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); // 串口错误回调函数

    void (*AbortCpltCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); // 串口中止完成回调函数

    void (*AbortTransmitCpltCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); // 串口中止发送完成回调函数

    void (*AbortReceiveCpltCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); // 串口中止接收完成回调函数

    void (*WakeupCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); // 串口唤醒回调函数

    void (*RxEventCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Pos); // 串口接收时间回调函数

    void (*MspInitCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); // 串口初始化回调函数

    void (*MspDeInitCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); // 串口释放回调函数

#endif

} UART_HandleTypeDef;

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UART_InitTypeDef

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typedef struct

{

    uint32_t BaudRate; // 波特率

    uint32_t WordLength; // 数据位比特数

    uint32_t StopBits; // 停止位

    uint32_t Parity; // 奇偶校验模式

    uint32_t Mode; // 串口模式

    uint32_t HwFlowCtl; // 硬件流控

    uint32_t OverSampling; // 过采样

} UART_InitTypeDef;

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STM32CubeMX工程模板
下面使用STM32CubeMX进行工程模板搭建，关键的配置信息如下图。
1、打开串口DMA发送接收中断。

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打开串口全局中断。

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关键代码讲解
在main函数中，我们使能jlink swd模式。先进入UART_TestCase串口用例，然后在while(1) --> UART_TestCaseTask串口用例Task进行应用的处理。

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main函数
__IO ITStatus g_uartTxReady = RESET;
__IO ITStatus g_uartRxReady = RESET;
#define UART_TEST_BUFF_SIZE 256
uint8_t aTxBuffer[UART_TEST_BUFF_SIZE] = "---------- This is usart dma test demo ----------\n";
uint8_t aRxBuffer[UART_TEST_BUFF_SIZE] = {0};
uint8_t tempBuffer[UART_TEST_BUFF_SIZE] = {0};

int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_DMA_Init();
MX_USART1_UART_Init();

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_AFIO_REMAP_SWJ_ENABLE();

UART_TestCase();

while (1)
{
UART_TestCaseTask();
HAL_Delay(200);
}
}

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printf实现
在printf中，我们并没有采用DMA进行传输。DMA一般用在数据量大的场景，所以单独在UART_TestCase测试用例进行实现。

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__attribute__((used)) int _write(int fd, char *ptr, int len)

{

    (void)HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)ptr, len, 0xFFFF);



    return len;

}

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串口相关中断函数
HAL_UART_TxCpltCallback是串口发送完成中断回调函数，HAL_UARTEx_RxEventCallback是串口空闲中断函数。

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void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *UartHandle)

{

    if(UartHandle->Instance == USART1) {

        g_uartTxReady = SET;

    }

}



void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)

{

    if(huart->Instance == USART1) {

        g_uartRxReady = SET;

        }

}

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UART_TestCase函数
在UART_TestCase测试用例中，我们将看到uart dma发送和接收的实例，同时计算了uart dma传输的时间。

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void UART_TestCase(void)

{

    uint32_t tickStart = 0;



    printf("dma transmit test case\n");

    printf("gState:%#x, RxState:%#x\n", huart1.gState, huart1.RxState);

    if(HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t*)aTxBuffer, strlen((const char *)aTxBuffer)) != HAL_OK) {

        printf("HAL_UART_Transmit_DMA err!!!\n");

        return;

    }

    sprintf((char *)tempBuffer, "wait before gState:%#x, RxState:%#x\n", huart1.gState, huart1.RxState);

    tickStart = HAL_GetTick();

    while(!g_uartTxReady);

    g_uartTxReady = RESET;

    tickStart = HAL_GetTick() - tickStart;

    printf("%s", tempBuffer);

    printf("wait after  gState:%#x, RxState:%#x\n", huart1.gState, huart1.RxState);

    printf("dma transmit cost tick:%ld\n", tickStart);



    printf("dma receive test case\n");

    if(HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1, (uint8_t *)aRxBuffer, sizeof(aRxBuffer)) != HAL_OK) {

        printf("HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA err!!!\n");

        return;

    }

    while(!g_uartRxReady)

    {

        printf("wait while gState:%#x, RxState:%#x\n", huart1.gState, huart1.RxState);

        HAL_Delay(500);

    }

    printf("wait after gState:%#x, RxState:%#x\n", huart1.gState, huart1.RxState);

    printf("dma receive data success\n");

    printf("aRxBuffer:%s\n", aRxBuffer);

    g_uartRxReady = RESET;

    memset(aRxBuffer, 0, sizeof(aRxBuffer));

    HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1, (uint8_t *)aRxBuffer, sizeof(aRxBuffer));

}

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UART_TestCaseTask函数
UART_TestCaseTask函数主要实现的功能是将串口DMA接收到的数据进行打印。

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void UART_TestCaseTask(void)

{

    if(g_uartRxReady) {

        printf("aRxBuffer:%s\n", aRxBuffer);

        g_uartRxReady = RESET;

        memset(aRxBuffer, 0, sizeof(aRxBuffer));

        HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1, (uint8_t *)aRxBuffer, sizeof(aRxBuffer));

    }

}

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编译与下载
使用Visual Studio Code进行代码的编辑、编译、下载、调试，本部分不做详细介绍，有兴趣的可到附件下载相关资源。

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实验结果
在控制台(git bush)执行make install命令，将代码下载至开发板。串口工具输出如下。

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dma transmit test case

gState:0x20, RxState:0x20

---------- This is usart dma test demo ----------

wait before gState:0x21, RxState:0x20

wait after  gState:0x20, RxState:0x20

dma transmit cost tick:4

dma receive test case

wait while gState:0x20, RxState:0x22

wait while gState:0x20, RxState:0x22

wait while gState:0x20, RxState:0x22

wait while gState:0x20, RxState:0x22

wait after gState:0x20, RxState:0x20

dma receive data success

aRxBuffer: ****UART_TwoBoards communication based on DMA****

aRxBuffer: ****UART_TwoBoards communication based on DMA****

aRxBuffer: ****UART_TwoBoards communication based on DMA****

aRxBuffer: ****UART_TwoBoards communication based on DMA****

aRxBuffer: ****UART_TwoBoards communication based on DMA****

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可以看到：在执行完HAL_UART_Transmit_DMA函数后，gState由ready态HAL_UART_STATE_READY(0x20)变为tx busy态HAL_UART_STATE_BUSY_TX(0x21)，UART DMA发送完成后，再变为ready态HAL_UART_STATE_READY(0x20)。

只看该作者 · 2023-9-30 23:35

在调用HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA函数后，RxState由ready态HAL_UART_STATE_READY(0x20)变为rx busy态HAL_UART_STATE_BUSY_RX(0x22)，如果没有收到串口工具发来的数据，会一直打印。当收到串口工具发来的字符串“ UART_TwoBoards communication based on DMA”时，printf回显到串口工具。

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进入到UART_TestCaseTask函数后，如果有接收到字符串，将printf回显到串口工具。可以看到，串口工具后面又发来了4次字符串“ UART_TwoBoards communication based on DMA”。