STM32篇——串口DMA通信

ronger 1 年前

# STM32

所属作品集

关于我和 Hugh 学嵌入式开发这件事 —— STM32 篇

1. 前期准备

安装好 STM32CubeMX
安装好 clion

串口 DMA 通信的优点：

串口接收数据时，主程序跳转至串口中断函数中完成数据的接收和存储。如果接收数据比较频繁时，会占用 CPU 大量的时间来接收这些数据。而 DMA 外设的作用就是为了解放 CPU，由 DMA 来接收数据，CPU 可以干别的重要事情，当 DMA 接收完成数据后告诉 CPU 即可。

2. 创建项目

设置 SWD 调试端口

设置串口

设置串口 DMA

使能串口全局中断

设置系统时钟为 72MHz

生成项目即可。

3. 编辑代码

实现功能为：

通过 DMA 串口发送字符串。

打开创建的工程，找到源文件夹 Src 的 main.c，并在 while(1) 循环中添加添加串口发送语句。main() 函数中，其他代码均为系统生成的初始化代码，无需理会。

//main.c添加数组声明
#define Buff_Size 100
uint8_t rx_buff[Buff_Size] = "hell0,uart DMArn";
//main函数添加DMA发送代码   
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)rx_buff, sizeof(rx_buff));
HAL_Delay(1000);

4. 编译下载

将程序下载至开发板，并将开发板连接至 PC,打开串口调试助手 RYCOM，并设置为：115200+8+N+1，接收结果如下。

5. 添加 `printf_DMA` 函数

在代码调试过程中，经常使用 printf 函数输出调试信息。我们加 printf_DMA 函数，通过串口输出调试信息。

main.c 文件中添加头文件及函数声明

#include "stdio.h"
#include "stdarg.h"
#include "stm32f1xx_hal_uart.h"

void printf_DMA(const char *format,...);

编写 printf_DMA 函数，代码添加至 main.c

//添加DMA串口printf函数
uint8_t _dbg_Buff[150];
void printf_DMA(const char *format,...)
{
    uint32_t length;
    va_list args;
    uint8_t  temp=0;

    va_start(args, format);
    length = vsnprintf((char*)_dbg_Buff, sizeof(_dbg_Buff)+1, (char*)format, args);
    va_end(args);

    HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,_dbg_Buff,length);
    //等待串口发送完成，注意是串口发送完成，不是DMA传输完成
    while(!__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_TC));
    //如果没有上面这条语句，连续调用printf_DMA时可能输出错误。
}

printf 函数输出示例

main.c 文件 main() 函数添加代码如下：

printf_DMA("DMA UART Printf test!rn");

输出结果如下：

6. 接收处理不定长的串口数据

单片机串口接收不定长数据时，必须面对的一个问题为，怎么判断这一包数据接收完成了呢？常见的方法主要有以下两种：

1.在接收数据时启动一个定时器，在指定时间间隔内没有接收到新数据，则认为数据接收完成；
2.在数据中加入帧头、帧尾，通过在程序中判断是否接收到帧尾来确定数据接收完毕。

这两种方法的缺点为，需要主程序来判断和处理，对主程序造成不小压力。 STM32 单片机空闲检测中断可以很好的解决这个问题，他的工作原理为：

当 STM32 的串口接收完一包数据后，会产生一个空闲中断。这个中断在串口其他任何状态都不产生，只会在接收完一包数据后才会产生，一包数据可以是 1 个字节或者多个字节。因此，我们可以在这个空闲中断函数中，设置一个接收完成标志位。那么，我们只需要在主程序中检测这个标志位就知道数据是否接收完成了。具体应该怎么操作呢？在上述工程基础上，添加相应代码实现接收功能。

使能串口接收、空闲中断

在 main.c 的 static void MX_USART1_UART_Init(void) 函数最后添加代码如下：

/* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */
  //开启空闲中断
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_IDLE);
  //初始化时打开DMA接收，确保第一包数据能够收到！
  HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rx_buff,Buff_Size);
  /* USER CODE END USART1_Init 2 */

添加串口接收全局变量

main.h 中声明变量：

/* USER CODE BEGIN ET */
//全局变量定义
#define Buff_Size 100
extern uint8_t rx_buff[100];  //接收缓存
extern uint8_t rx_done; //接收完成标志
extern uint8_t rx_cnt;//接收数据长度
/* USER CODE END ET */

main.c 中变量初始化:

/* USER CODE BEGIN PTD */

uint8_t rx_buff[Buff_Size] = "hell0,uart DMArn";
uint8_t rx_done = 0; //接收完成标志
uint8_t rx_cnt = 0;//接收数据长度
/* USER CODE END PTD */

修改串口中断处理函数

stm32f1xx_it.c 文件中找到串口中断函数 void USART1_IRQHandler(void),修改代码如下：

void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */

  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
    uint32_t tmp_flag = 0;
    uint32_t temp;

    if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE)==SET) //获取IDLE标志位
    {
        rx_done = 1;  // 接受完成标志位置1
        __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1);//清除标志位

        temp  =  __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx);// 获取DMA中未传输的数据个数
        rx_cnt =  Buff_Size - temp; //总计数减去未传输的数据个数，得到已经接收的数据个数
        HAL_UART_DMAStop(&huart1); //关闭DMA
        HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rx_buff,Buff_Size);//重新打开DMA接收
    }

  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

处理不定长数据示例

main 函数中打印接收到的数据以及长度，代码如下：

while (1)
    {
    /* USER CODE END WHILE */

        if(rx_done == 1)//判读是否接收完成
        {
            rx_done = 0;//清除接收标志
            //数据处理，打印接收长度、接收的数据
            printf_DMA("length of rx data: %d!rn",rx_cnt);
            for(int i = 0;i<rx_cnt;i++) printf_DMA("%c",rx_buff[i]);
            printf_DMA("rn");

            rx_cnt =0;//清除接收长度
        }
    /* USER CODE BEGIN 3 */
    }

使用串口调试助手发送任意数据，查看接收情况如下：