STM32F103 实例应用（11）——DMA接收不定长串口数据
一、DMA 简介
DMA(Direct Memory Access)—直接存储器存取，是单片机的一个外设，它的主要功能是用来搬数据，但是不需要占用 CPU，即在传输数据的时候，CPU 可以干其他的事情，好像是多线程一样。
数据传输支持从外设到存储器或者存储器到存储器，这里的存储器可以是 SRAM 或者是 FLASH。
DMA 控制器包含了 DMA1 和 DMA2，其中 DMA1 有 7 个通道，DMA2 有 5 个通道，这里的通道可以理解为传输数据的一种管道。要注意的是 DMA2 只存在于大容量的单片机中。
二、DMA 功能框图
DMA 控制器独立于内核，属于一个单独的外设，结构比较简单，从编程的角度来看，我们只需掌握功能框图中的三部分内容即可，具体见下图：
- ①DMA 请求
如果外设要想通过 DMA 来传输数据，必须先给 DMA 控制器发送 DMA 请求，DMA收到请求信号之后，控制器会给外设一个应答信号，当外设应答后且 DMA 控制器收到应答信号之后，就会启动 DMA 的传输，直到传输完毕。
DMA 有 DMA1 和 DMA2 两个控制器，DMA1 有 7 个通道，DMA2 有 5 个通道，不同的 DMA 控制器的通道对应着不同的外设请求，这决定了我们在软件编程上该怎么设置，具体见 DMA 请求映像表。
-
②通道
DMA 具有 12 个独立可编程的通道，其中 DMA1 有 7 个通道，DMA2 有 5 个通道，每个通道对应不同的外设的 DMA 请求。虽然每个通道可以接收多个外设的请求，但是同一时间只能接收一个，不能同时接收多个。 -
③仲裁器
当发生多个 DMA 通道请求时，就意味着有先后响应处理的顺序问题，这个就由仲裁器也管理。仲裁器管理 DMA 通道请求分为两个阶段。第一阶段属于软件阶段，可以在DMA_CCRx 寄存器中设置，有 4 个等级：非常高、高、中和低四个优先级。第二阶段属于硬件阶段，如果两个或以上的 DMA 通道请求设置的优先级一样，则他们优先级取决于通 道编号，编号越低优先权越高，比如通道 0 高于通道 1。在大容量产品和互联型产品中，
DMA1 控制器拥有高于 DMA2 控制器的优先级。
三、设计实例
本示例使用串口1打印并接收电脑端发来的指令，串口3作为与4G通信的渠道。
bsp_usart.h
/**===========================================================================
@file bsp_usart.h
@brief 本文件是用于usart驱动
@author 青梅煮久
@version r0.1
@date 2021/02/20
----------------------------------------------------------------------------
Remark: (备注描述)
串口1、3的驱动。
串口1：用于日志打印、指令配置
串口3：用于4G模块通讯
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History
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2021/02/20 | r0.1 | 青梅煮久 | 创建
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============================================================================*/
#ifndef __USART_H
#define __USART_H
/*********************************************************************
* INCLUDES
*/
#include "stm32f10x.h"
#include bsp_usart.c
/**===========================================================================
@file bsp_usart.c
@brief 本文件是用于usart驱动
@author 青梅煮久
@version r0.1
@date 2021/02/20
----------------------------------------------------------------------------
Remark: (备注描述)
串口1、3的驱动。
串口1：用于日志打印、指令配置
串口3：用于4G模块通讯
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History
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2021/02/20 | r0.1 | 青梅煮久 | 创建
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============================================================================*/
/*********************************************************************
* INCLUDES
*/
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_dma.h"
#include "stm32f10x.h"
static void NVIC_Configuration(void);
/*********************************************************************
* PUBLIC FUNCTIONS
*/
/**
@brief USART GPIO 配置,工作参数配置
@param 无
@retval 无
*/
void USART_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
// 打开串口GPIO的时钟
DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd(DEBUG_USART_GPIO_CLK, ENABLE);
LTE_USART_GPIO_APBxClkCmd(LTE_USART_GPIO_CLK, ENABLE);
// 打开串口外设的时钟
DEBUG_USART_APBxClkCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);
LTE_USART_APBxClkCmd(LTE_USART_CLK, ENABLE);
/*
* 配置串口
* USART1_TX -> PA9 , USART1_RX -> PA10
*/
// 将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
// 将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
USART_InitStructure.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
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;
USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure);
/*
* 4G
* USART3_TX -> PB10 , USART3_RX -> PB11
*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LTE_USART_TX_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(LTE_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LTE_USART_RX_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(LTE_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//8位数据
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//1位停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无校验
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //硬件流控制失能
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //发送和接受使能
USART_Init(LTE_USARTx, &USART_InitStructure);
// 串口中断优先级配置
NVIC_Configuration();
// 使能串口接收中断
USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_IDLE, ENABLE);
USART_ITConfig(LTE_USARTx, USART_IT_IDLE, ENABLE);
// 使能串口
USART_Cmd(DEBUG_USARTx, ENABLE);
USART_Cmd(LTE_USARTx, ENABLE);
USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); //使能串口1的DMA发送
USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Rx,ENABLE); //使能串口1的DMA接收
USART_DMACmd(USART3,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); //使能串口1的DMA发送
USART_DMACmd(USART3,USART_DMAReq_Rx,ENABLE); //使能串口1的DMA接收
}
/**
@brief 发送一个字节
@param pUSARTx -[in] 串口
@param ch -[in] 发送数据
@retval 无
*/
void Usart_SendByte( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch)
{
/* 发送一个字节数据到USART */
USART_SendData(pUSARTx,ch);
/* 等待发送数据寄存器为空 */
while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}
/**
@brief 发送8位的数组
@param pUSARTx -[in] 串口
@param array -[in] 发送数据
@param num -[in] 发送长度
@retval 无
*/
void Usart_SendArray( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t *array, uint16_t num)
{
uint8_t i;
for(i=0; i<num; i++)
{
/* 发送一个字节数据到USART */
Usart_SendByte(pUSARTx,array[i]);
}
/* 等待发送完成 */
while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx,USART_FLAG_TC)==RESET);
}
/**
@brief 发送字符串
@param pUSARTx -[in] 串口
@param str -[in] 发送数据
@retval 无
*/
void Usart_SendString( USART_TypeDef * pUSARTx, char *str)
{
unsigned int k=0;
do
{
Usart_SendByte( pUSARTx, *(str + k) );
k++;
} while(*(str + k)!='\0');
/* 等待发送完成 */
while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx,USART_FLAG_TC)==RESET)
{
}
}
/**
@brief 发送一个16位数
@param pUSARTx -[in] 串口
@param ch -[in] 发送数据
@retval 无
*/
void Usart_SendHalfWord( USART_TypeDef * pUSARTx, uint16_t ch)
{
uint8_t temp_h, temp_l;
/* 取出高八位 */
temp_h = (ch&0XFF00)>>8;
/* 取出低八位 */
temp_l = ch&0XFF;
/* 发送高八位 */
USART_SendData(pUSARTx,temp_h);
while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
/* 发送低八位 */
USART_SendData(pUSARTx,temp_l);
while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}
/**
@brief 重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数
*/
int fputc(int ch, FILE *f)
{
/* 发送一个字节数据到串口 */
USART_SendData(DEBUG_USARTx, (uint8_t) ch);
/* 等待发送完毕 */
while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
return (ch);
}
/**
@brief 重定向c库函数scanf到串口，重写向后可使用scanf、getchar等函数
*/
int fgetc(FILE *f)
{
/* 等待串口输入数据 */
while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);
return (int)USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
}
/**
@brief USART1中断
@param 无
@retval 无
*/
void USART1_IRQHandler(void)
{
uint16_t data;
if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_IDLE) != RESET)
{
DMA_Cmd(DMA1_Channel5, DISABLE); //关闭DMA,防止处理其间有数据
data = USART1->SR;
data = USART1->DR;
g_uart1ReceiveSize =RECEIVE_BUF_SIZE - DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel5);
if(g_uart1ReceiveSize !=0)
{
// OSSemPost(DMAReceiveSize_Sem);
printf("shoudao1:%s", g_uart1ReceiveBuff);
}
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC5 | DMA1_FLAG_TE5 | DMA1_FLAG_HT5);//清除DMA2_Steam7传输完成标志
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel5, RECEIVE_BUF_SIZE);
DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE); //打开DMA,
}
}
/**
@brief USART3中断
@param 无
@retval 无
*/
void USART3_IRQHandler(void)
{
uint16_t data;
if(USART_GetITStatus(USART3,USART_IT_IDLE) != RESET)
{
DMA_Cmd(DMA1_Channel3, DISABLE); //关闭DMA,防止处理其间有数据
data = USART3->SR;
data = USART3->DR;
g_uart3ReceiveSize =RECEIVE_BUF_SIZE - DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel3);
if(g_uart3ReceiveSize !=0)
{
// OSSemPost(DMAReceiveSize_Sem);
printf("shoudao3:%s", g_uart3ReceiveBuff);
}
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC3 | DMA1_FLAG_TE3 | DMA1_FLAG_HT3);//清除DMA2_Steam7传输完成标志
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel3, RECEIVE_BUF_SIZE);
DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE); //打开DMA,
}
}
/*********************************************************************
* LOCAL FUNCTIONS
*/
/**
@brief 配置嵌套向量中断控制器NVIC
@param 无
@retval 无
*/
static void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
/* 嵌套向量中断控制器组选择 */
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
/* 4G NVIC设置*/
/* 配置USART为中断源 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = LTE_USART_IRQ;
/* 抢断优先级*/
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
/* 子优先级 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
/* 使能中断 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
/* 初始化配置NVIC */
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
/* 配置串口的 NVIC设置*/
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DEBUG_USART_IRQ;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
bsp_dma.h
/**===========================================================================
@file bsp_dma.h
@brief 本文件是用于DMA驱动
@author 青梅煮久
@version r0.1
@date 2021/02/19
----------------------------------------------------------------------------
Remark: (备注描述)
串口1、3的接收。
DMA1各个通道请求映像
外设 通道1 通道2 通道3 通道4 通道5 通道6 通道7
USART - USART3_TX USART3_RX USART1_TX USART1_RX USART2_RX USART2_TX
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History
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2021/02/19 | r0.1 | 青梅煮久 | 创建
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============================================================================*/
#ifndef __DMA_H
#define __DMA_H
/*********************************************************************
* INCLUDES
*/
#include "stm32f10x.h"
/*********************************************************************
* DEFINITIONS
*/
#define RECEIVE_BUF_SIZE 255
#define SEND_BUF_SIZE 255
/*********************************************************************
* GLOBAL VARIABLES
*/
extern uint8_t g_uart1ReceiveBuff[RECEIVE_BUF_SIZE]; //接收缓冲
extern uint8_t g_uart1SendBuff[SEND_BUF_SIZE]; //发送数据缓冲区
extern uint16_t g_uart1ReceiveSize;
extern uint8_t g_uart3ReceiveBuff[RECEIVE_BUF_SIZE]; //接收缓冲
extern uint8_t g_uart3SendBuff[SEND_BUF_SIZE]; //发送数据缓冲区
extern uint16_t g_uart3ReceiveSize;
/*********************************************************************
* API FUNCTIONS
*/
void DMA_Config(void);
void DmaSendDataProc(DMA_Channel_TypeDef *DMA_Streamx,uint16_t ndtr);
void Uart1DmaSendByte(uint8_t nSendInfo);
void Uart1DmaSendString(uint8_t* pSendInfo, uint16_t nSendCount);
void Uart3DmaSendByte(uint8_t nSendInfo);
void Uart3DmaSendString(uint8_t* pSendInfo, uint16_t nSendCount);
#endif /* __DMA_H */
bsp_dma.c
/**===========================================================================
@file bsp_dma.c
@brief 本文件是用于DMA驱动
@author 青梅煮久
@version r0.1
@date 2021/02/19
----------------------------------------------------------------------------
Remark: (备注描述)
串口1、3的接收。
DMA1各个通道请求映像
外设 通道1 通道2 通道3 通道4 通道5 通道6 通道7
USART - USART3_TX USART3_RX USART1_TX USART1_RX USART2_RX USART2_TX
----------------------------------------------------------------------------
History
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2021/02/19 | r0.1 | 青梅煮久 | 创建
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============================================================================*/
/*********************************************************************
* INCLUDES
*/
#include "bsp_dma.h"
#include main.c
int main()
{
...
USART_Config();
DMA_Config();
...
}
• 由 青梅煮久 写于 2021 年 02 月 20 日