[经验] STM32 USART 串口 DMA 接收和发送的源码详解

只看该作者 · 2024-7-28 14:10

硬件平台：STM32F103ZET6；
开发环境：KEIL 4；
先说说应用通讯模式，串口终端的工作方式和迪文屏差不多，终端被动接受MCU发的指令，终端会偶尔主动发送一些数据给MCU（像迪文屏的触摸信息上传）。
串口DMA发送：
发送数据的流程：
前台程序中有数据要发送，则需要做如下几件事
1.    在数据发送缓冲区内放好要发送的数据，说明：此数据缓冲区的首地址必须要在DMA初始化的时候写入到DMA配置中去。
2.    将数据缓冲区内要发送的数据字节数赋值给发送DMA通道，（串口发送DMA和串口接收DAM不是同一个DMA通道）
3.    开启DMA，一旦开启，则DMA开始发送数据，说明一下：在KEIL调试好的时候，DMA和调试是不同步的，即不管Keil 是什么状态，DMA总是发送数据。
4.    等待发送完成标志位，即下面的终端服务函数中的第3点设置的标志位。或者根据自己的实际情况来定，是否要一直等待这个标志位，也可以通过状态机的方式来循环查询也可以。或者其他方式。
判断数据发送完成：
启动DMA并发送完后，产生DMA发送完成中断，在中断函数中做如下几件事：
1. 清DMA发送完成中断标志位
2. 关闭串口发送DMA通道
3. 给前台程序设置一个软件标志位，说明数据已经发送完毕

串口DMA接收：
接收数据的流程：
串口接收DMA在初始化的时候就处于开启状态，一直等待数据的到来，在软件上无需做任何事情，只要在初始化配置的时候设置好配置就可以了。

判断数据数据接收完成：
   这里判断接收完成是通过串口空闲中断的方式实现，即当串口数据流停止后，就会产生IDLE中断。这个中断里面做如下几件事：
1.    关闭串口接收DMA通道，2点原因：1.防止后面又有数据接收到，产生干扰。2.便于DMA的重新配置赋值，下面第4点。
2.    清除DMA 所有标志位
3.    从DMA寄存器中获取接收到的数据字节数
4.    重新设置DMA下次要接收的数据字节数，注意，这里是给DMA寄存器重新设置接收的计数值，这个数量只能大于或者等于可能接收的字节数，否则当DMA接收计数器递减到0的时候，又会重载这个计数值，重新循环递减计数，所以接收缓冲区的数据则会被覆盖丢失。
5.  开启DMA通道，等待下一次的数据接收，注意，对DMA的相关寄存器配置写入，如第4条的写入计数值，必须要在关闭DMA的条件进行，否则操作无效。
说明一下，STM32的IDLE的中断在串口无数据接收的情况下，是不会一直产生的，产生的条件是这样的，当清除IDLE标志位后，必须有接收到第一个数据后，才开始触发，一断接收的数据断流，没有接收到数据，即产生IDLE中断。

只看该作者 · 2024-7-28 14:10

USART 和 DMA 硬件初始化配置
#define LUMMOD_UART                   USART3

#define LUMMOD_UART_GPIO                GPIOC

#define LUMMOD_UART_CLK                RCC_APB1Periph_USART3

#define LUMMOD_UART_GPIO_CLK       RCC_APB2Periph_GPIOC

#define LUMMOD_UART_RxPin             GPIO_Pin_11

#define LUMMOD_UART_TxPin             GPIO_Pin_10

#define LUMMOD_UART_IRQn             USART3_IRQn

#define LUMMOD_UART_DR_Base                (USART3_BASE + 0x4)  //0x40013804

#define LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel    DMA1_Channel2

#define LUMMOD_UART_Tx_DMA_FLAG       DMA1_FLAG_GL2//DMA1_FLAG_TC2 | DMA1_FLAG_TE2

#define LUMMOD_UART_Tx_DMA_IRQ       DMA1_Channel2_IRQn

#define LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel    DMA1_Channel3

#define LUMMOD_UART_Rx_DMA_FLAG       DMA1_FLAG_GL3//DMA1_FLAG_TC3 | DMA1_FLAG_TE3

#define LUMMOD_UART_Rx_DMA_IRQ    DMA1_Channel3_IRQn

void Uart_Init(void)

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

/* System Clocks Configuration */

/* Enable GPIO clock */

RCC_APB2PeriphClockCmd(LUMMOD_UART_GPIO_CLK ,  ENABLE ); // 开启串口所在IO端口的时钟

/* Enable USART Clock */

RCC_APB1PeriphClockCmd(LUMMOD_UART_CLK, ENABLE); // 开始串口时钟

/* Configure the NVIC Preemption Priority Bits */

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_3);

/* Enable the DMA Interrupt */

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = LUMMOD_UART_Tx_DMA_IRQ; // 发送DMA通道的中断配置

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;    // 优先级设置

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

/* Enable the USART Interrupt */

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = LUMMOD_UART_IRQn;    // 串口中断配置

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_USART3, ENABLE);  // 我这里没有用默认IO口，所以进行了重新映射，这个可以根据自己的硬件情况配置选择

/* Configure USART3 Rx as input floating */

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 串口接收IO口的设置

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LUMMOD_UART_RxPin;

GPIO_Init(LUMMOD_UART_GPIO, &GPIO_InitStructure);

/* Configure USART3 Tx as alternate function push-pull */

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 串口发送IO口的设置

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  // 这里设置成复用形式的推挽输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LUMMOD_UART_TxPin;

GPIO_Init(LUMMOD_UART_GPIO, &GPIO_InitStructure);

DMA_Uart_Init(); // 串口 DMA 配置

USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 串口格式配置

USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

/* Configure USART3 */

USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;  //  波特率设置

USART_Init(LUMMOD_UART, &USART_InitStructure);

/* Enable USART3 Receive and Transmit interrupts */

USART_ITConfig(LUMMOD_UART, USART_IT_IDLE, ENABLE);  // 开启串口空闲IDEL 中断

/* Enable the USART3 */

USART_Cmd(LUMMOD_UART, ENABLE);  // 开启串口

/* Enable USARTy DMA TX request */

USART_DMACmd(LUMMOD_UART, USART_DMAReq_Tx, ENABLE);  // 开启串口DMA发送

USART_DMACmd(LUMMOD_UART, USART_DMAReq_Rx, ENABLE); // 开启串口DMA接收

}

void DMA_Uart_Init(void)

{

DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

/* DMA clock enable */

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); // 开启DMA1时钟

/*--- LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel DMA Config ---*/

DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel, DISABLE);                         // 关DMA通道

DMA_DeInit(LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel);                               // 恢复缺省值

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&LUMMOD_UART->DR);// 设置串口发送数据寄存器

DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)LumMod_Tx_Buf;       // 设置发送缓冲区首地址

DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;                   // 设置外设位目标，内存缓冲区 -> 外设寄存器

DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = LUMMOD_TX_BSIZE;                   // 需要发送的字节数，这里其实可以设置为0，因为在实际要发送的时候，会重新设置次值

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;       // 外设地址不做增加调整，调整不调整是DMA自动实现的

DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;                // 内存缓冲区地址增加调整

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; // 外设数据宽度8位，1个字节

DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;       // 内存数据宽度8位，1个字节

DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;                         // 单次传输模式

DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;                // 优先级设置

DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;                         // 关闭内存到内存的DMA模式

DMA_Init(LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel, &DMA_InitStructure);             // 写入配置

DMA_ClearFlag(LUMMOD_UART_Tx_DMA_FLAG);                               // 清除DMA所有标志

DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel, DISABLE); // 关闭DMA

DMA_ITConfig(LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel, DMA_IT_TC, ENABLE);          // 开启发送DMA通道中断

/*--- LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel DMA Config ---*/

DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel, DISABLE);                         // 关DMA通道

DMA_DeInit(LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel);                               // 恢复缺省值

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&LUMMOD_UART->DR);// 设置串口接收数据寄存器

DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)LumMod_Rx_Buf;       // 设置接收缓冲区首地址

DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;                   // 设置外设为数据源，外设寄存器 -> 内存缓冲区

DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = LUMMOD_RX_BSIZE;                   // 需要最大可能接收到的字节数

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;       // 外设地址不做增加调整，调整不调整是DMA自动实现的

DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;                // 内存缓冲区地址增加调整

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; // 外设数据宽度8位，1个字节

DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;       // 内存数据宽度8位，1个字节

DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;                         // 单次传输模式

DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;                // 优先级设置

DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;                         // 关闭内存到内存的DMA模式

DMA_Init(LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel, &DMA_InitStructure);             // 写入配置

DMA_ClearFlag(LUMMOD_UART_Rx_DMA_FLAG);                               // 清除DMA所有标志

DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel, ENABLE);                         // 开启接收DMA通道，等待接收数据

}

void BSP_Init(void)

{

Uart_Init();

}

只看该作者 · 2024-7-28 14:11

DMA 发送应用源码

void DMA1_Channel2_IRQHandler(void)

{

if(DMA_GetITStatus(DMA1_FLAG_TC2))

{

      LumMod_Uart_DAM_Tx_Over();

}

}

void LumMod_Uart_DAM_Tx_Over(void)

{

DMA_ClearFlag(LUMMOD_UART_Tx_DMA_FLAG);       // 清除标志

DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel, DISABLE); // 关闭DMA通道

OSMboxPost(mbLumModule_Tx, (void*)1);          // 设置标志位，这里我用的是UCOSII ，可以根据自己的需求进行修改

}

void LumMod_Cmd_WriteParam( uint8 sample_num, uint8 *psz_param )

{

uint8 err;

uint8 LumMod_Tx_Index ;

LumMod_Tx_Index = 0;

LumMod_Tx_Buf[LumMod_Tx_Index++] = 1;

LumMod_Tx_Buf[LumMod_Tx_Index++] = 2;

LumMod_Tx_Buf[LumMod_Tx_Index++] = 3;

LumMod_Tx_Buf[LumMod_Tx_Index++] = 4;

LumMod_Tx_Buf[LumMod_Tx_Index++] = 5;

LumMod_Tx_Buf[LumMod_Tx_Index++] = 6;

LumMod_Tx_Buf[LumMod_Tx_Index++] = 7;

LumMod_Tx_Buf[LumMod_Tx_Index++] = 8;

LumMod_Uart_Start_DMA_Tx( LumMod_Tx_Index );

OSMboxPend(mbLumModule_Tx, 0, &err);

}

void LumMod_Uart_Start_DMA_Tx(uint16_t size)

{

LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel->CNDTR = (uint16_t)size; // 设置要发送的字节数目

DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel, ENABLE);       //开始DMA发送

}

DMA 接收应用源码

void USART3_IRQHandler(void)
{
if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_IDLE) != RESET)  // 空闲中断
{
      LumMod_Uart_DMA_Rx_Data();
      USART_ReceiveData( USART3 ); // Clear IDLE interrupt flag bit
}
}
void LumMod_Uart_DMA_Rx_Data(void)
{
DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel, DISABLE);    // 关闭DMA ，防止干扰
DMA_ClearFlag( LUMMOD_UART_Rx_DMA_FLAG );          // 清DMA标志位
LumMod_Rx_Data.index = LUMMOD_RX_BSIZE - DMA_GetCurrDataCounter(LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel); //获得接收到的字节数
LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel->CNDTR = LUMMOD_RX_BSIZE; //  重新赋值计数值，必须大于等于最大可能接收到的数据帧数目
DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel, ENABLE);       /* DMA 开启，等待数据。注意，如果中断发送数据帧的速率很快，MCU来不及处理此次接收到的数据，中断又发来数据的话，这里不能开启，否则数据会被覆盖。有2种方式解决。
1. 在重新开启接收DMA通道之前，将LumMod_Rx_Buf缓冲区里面的数据复制到另外一个数组中，然后再开启DMA，然后马上处理复制出来的数据。
2. 建立双缓冲，在LumMod_Uart_DMA_Rx_Data函数中，重新配置DMA_MemoryBaseAddr 的缓冲区地址，那么下次接收到的数据就会保存到新的缓冲区中，不至于被覆盖。*/
OSMboxPost(mbLumModule_Rx,  LumMod_Rx_Buf); // 发送接收到新数据标志，供前台程序查询
}