记群内因串口DMA发送而引发的讨论

发表于 2023-9-30 19:37

本文主要介绍串口+DMA的发送过程。

起因

起初我的发送代码写的是下面这种实现：

void USART0_printf(const char*format , ...)

{

        int tx_len;

        va_list args;

        

    //将要发送的数据写入到DMA发送缓冲区USART0_tx_dma_buf

        va_start(args,format);

        tx_len = vsnprintf((char*)USART0_tx_dma_buf,USART0_TX_DMA_BUF_SIZE,format,args);

        va_end(args);

        

        if(tx_len>0)

        {

                dma_channel_disable(USART0_TX_DMA_CH);     //关闭DMA通道，这样才能设置传输长度

                dma_transfer_number_config(USART0_TX_DMA_CH,tx_len); //设置本次DMA传输长度

                dma_channel_enable(USART0_TX_DMA_CH);     //使能USART0_TX使用的DMA通道，开始DMA传输                

        }

    

    //等待传输完成TC

    while(!usart_flag_get(USART0,USART_FLAG_TC));

    usart_flag_clear(USART_FLAG_TC);

}

发表于 2023-9-30 19:38

但是群友提出，不能只等TC标志，原因是在串口DMA发送过程中，可能有比串口发送DMA优先级更高的其他通道开启传输过程，这样就会怠慢串口发送过程，使得TC标志置位，但是实际上发送过程还没有完成。于是增加对传输完成的检查，如下代码。

复制

void USART0_printf(const char*format , ...)

{

        int tx_len;

        va_list args;

        

    //将要发送的数据写入到DMA发送缓冲区USART0_tx_dma_buf

        va_start(args,format);

        tx_len = vsnprintf((char*)USART0_tx_dma_buf,USART0_TX_DMA_BUF_SIZE,format,args);

        va_end(args);

        

        if(tx_len>0)

        {

                dma_channel_disable(USART0_TX_DMA_CH);     //关闭DMA通道，这样才能设置传输长度

                dma_transfer_number_config(USART0_TX_DMA_CH,tx_len); //设置本次DMA传输长度

                dma_channel_enable(USART0_TX_DMA_CH);     //使能USART0_TX使用的DMA通道，开始DMA传输                

        }

    

        //等待DMA传输完成

        while(!dma_flag_get(USART0_TX_DMA_CH,DMA_FLAG_FTF));  

        dma_flag_clear(USART0_TX_DMA_CH,DMA_FLAG_FTF);      

        

    //等待传输完成TC

    while(!usart_flag_get(USART0,USART_FLAG_TC));

    usart_flag_clear(USART_FLAG_TC);

}

发表于 2023-9-30 19:38

争论1：使用串口发送的时候，是等串口的TC标志还是TXE标志

结论：一般情况下等TXE标志就行，进入睡眠模式，关闭串口，RS485换向情况下要等TC。

TXE置位说明发送缓冲寄存器空，但不说明串口发送已经完成，因为可能还有数据在移位寄存器中进行移位发送。而TC则代表发送缓冲寄存器空，且移位寄存器也发送完了，发送电路中没有任何残留的数据，它更彻底。所以我的观点是TC标志更加侧重于发送数据的完整性和安全性。尤其是在有睡眠模式，或者需要在运行时关闭串口，以及使用gpio切换RS485收发器芯片的方向时，就必须要等TC标志，而且它的影响只是让下一包数据的发送延迟一个串口帧的间隔（约10bit）。而赞成等TXE标志的人则认为，这样使得发送过程更加高效，即便是包和包之间都可以做到无间隔。当串口需要被关闭或者需要进入睡眠模式时，才去等TC标志，这样的观点我也赞同。但是使用GPIO驱动RS485换向的情况只能等TC，这个没得商量，除非硬件上实现了自动方向切换。

发表于 2023-9-30 19:38

争论2：串口DMA发送的时候，是否需要等TXE标志

结论：不需要

使用DMA发送串口数据时，我们将N个字节的数据写入到DMA发送缓冲区，设置传输长度，然后使能DMA通道开始传输，直到传输完成。在传输过程中，DMA和串口发送器之所以配合的天衣无缝，就是因为只有当TXE标志置位的时候，串口才会受理DMA的发送请求，也就是说，DMA发送的内部实现本身就依靠了TXE标志，所以，我们在写DMA发送程序的时候，根本不需要软件等待TXE标志。

发表于 2023-9-30 19:39

争论3：使用DMA发送的时候，等待标志的代码应该是在发送前还是发送后

结论：放在发送的前

在每次开始一次发送过程前，都需要确保本次的发送不会影响上一次的发送过程。那么有两种实现方案：①每次发送后，都检查并等待相关标志，确保发送完成而不会被下一次发送影响 ②每次发送前，先检查标志，确保达到可以发送而不影响上一次发送的条件，然后再开始发送。

发表于 2023-9-30 19:39

理论上两种方案都可以，但是实际开发过程中，第二种更高效。因为第二种方案，将数据丢给DMA后，就立马退出发送函数了，可以让CPU去干别的事情，而不是干等着，更加符合DMA发送的初衷。

最终，我的串口DMA发送函数实现如下。

发表于 2023-9-30 19:39

需要注意的是，不能仅判断DMA的发送完成标志是否置位，因为DMA初始化后，发送完成标志是清零状态，这样的话第一个发送动作***卡在了等待DMA发送完成的条件上。所以附加了一个DMA通道使能的条件，初始化后，DMA发送通道是禁用的。

发表于 2023-9-30 19:39

复制

 

void USART0_printf(const char*format , ...)

{

        int tx_len;

        va_list args;

        

        //如果dma传输通道是使能的，且上一次的传输还没完成

        while((DMA_CHCTL(USART0_TX_DMA_CH)&0x01) &&  (!dma_flag_get(USART0_TX_DMA_CH,DMA_FLAG_FTF)));  //等待DMA传输完成

        dma_flag_clear(USART0_TX_DMA_CH,DMA_FLAG_FTF);       //清除传输完成标志

        

        va_start(args,format);

        tx_len = vsnprintf((char*)USART0_tx_dma_buf,USART0_TX_DMA_BUF_SIZE,format,args);

        va_end(args);

        

        if(tx_len>0)

        {

                dma_channel_disable(USART0_TX_DMA_CH);     //关闭DMA通道，这样才能设置传输长度

                dma_transfer_number_config(USART0_TX_DMA_CH,tx_len); //设置本次DMA传输长度

                dma_channel_enable(USART0_TX_DMA_CH);     //使能USART0_TX使用的DMA通道，开始DMA传输                

        }

}

发表于 2023-10-22 10:16

在实现DMA传输时,是由DMA控制器直接掌管总线,因此,存在着一个总线控制权转移问题。

记群内因串口DMA发送而引发的讨论

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