串口中断方式与DMA方式通信
文章目录
- 一.串口中断介绍
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- 1、串口发送/接收函数
- 2.串口中断函数
- 3、串口查询函数
- 二.中断方式串口通信
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- 1.题目要求
- 2.工程建立
- 3.代码编写
- 4.烧录与结果演示
- 三.DMA介绍
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- 1.DMA简介
- 2.DMA的应用场景
- 3.DMA传输方式
- 4.DMA框图
- 5.DMA方式的接口函数
- 四.DMA串口通信
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- 1.工程建立
- 2.代码编写
- 五.总结
一.串口中断介绍
UART结构体定义
UART_HandleTypeDef huart1;
1、串口发送/接收函数
HAL_UART_Transmit();串口发送数据，使用超时管理机制
HAL_UART_Receive();串口接收数据，使用超时管理机制
HAL_UART_Transmit_IT();串口中断模式发送
HAL_UART_Receive_IT();串口中断模式接收
HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式发送
HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式接收
- 串口发送数据
HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
2.串口中断函数
HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart); //串口中断处理函数
HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart); //串口发送中断回调函数
HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart); //串口发送一半中断回调函数（用的较少）
HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart); //串口接收中断回调函数
HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);//串口接收一半回调函数（用的较少）
HAL_UART_ErrorCallback();串口接收错误函数
- 串口接收中断回调函数
注意：HAL库的中断进行完之后，并不会直接退出，而是会进入中断回调函数中，用户可以在其中设置代码，串口中断接收完成之后，会进入该函数，该函数为空函数，用户需自行修改。
HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
- 串口中断处理函数，对接收到的数据进行判断和处理 判断是发送中断还是接收中断，然后进行数据的发送和接收，在中断服务函数中使用，如果接收数据，则会进行接收中断处理函数，如果发送数据，则会进行发送中断处理函数
HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);
3、串口查询函数
HAL_UART_GetState(); 判断UART的接收是否结束，或者发送数据是否忙碌
二.中断方式串口通信
由于笔者上一篇博客已经讲述了中断的原理故而这里不再赘述，https://blog.csdn.net/weixin_64559251/article/details/127455380?spm=1001.2014.3001.5501
1.题目要求
采用串口中断方式重做上周的串口通信作业，分别实现：1）当stm32接收到字符“s”时，停止持续发送“hello windows!”; 当接收到字符“t”时，持续发送“hello windows!”（提示：采用一个全局标量做信号灯）；2）当stm32接收到字符“stop stm32!”时，停止持续发送“hello windows!”; 当接收到字符“go stm32!”时，持续发送“hello windows!”(提示：要将接收到的连续字符保存到一个字符数组里，进行判别匹配。写一个接收字符串的函数。
2.工程建立
（1）在STMCubeMX主界面，创建新项目，点击ACCEE TO MCU SELECTOR
（2）在part name里选择自己的芯片(一般选择直接搜索所需芯片)，本文采用STM32F103C8T6点击信息栏中的具体芯片信息选中，点击start project
（3）设置RRC，设置高速外部时钟HSE，选择外部时钟源
（4）设置串口
1）点击USART1
2）设置MODE为异步通信
3）基础参数：波特率为115200 Bits/s。传输数据长度为8 Bit。奇偶检验无，停止位1，接收和发送都使能
4）GPIO引脚设置 USART1_RX/USART_TX（这里一般自动设置好了）
5） NVIC Settings 一栏使能接收中断
可发现引脚已自动配置如下图
（5）时钟设置
3.代码编写
在main.c和usart.c中添加头文件#include "stdio.h"
（1）在usart.c文件中，添加如下代码，进行重定义
/* USER CODE BEGIN 1 */
//加入以下代码,支持printf函数,而不需要选择use MicroLIB
//#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#if 1
//#pragma import(__use_no_semihosting)
//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{
int handle;
};
FILE __stdout;
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
void _sys_exit(int x)
{
x = x;
}
//重定义fputc函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0x0001);
return ch;
}
#endif
/* USER CODE END 1 */
（2）main.c主函数中，添加发送数据
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
if(flag==1)
{
printf("Hello windows!\r\n");
HAL_Delay(500);
}
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
（3）在main.c中添加如下定义，用来接收串口数据
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */
uint8_t aRxBuffer; //接收中断缓冲
uint8_t Uart1_RxBuff[256]; //接收缓冲
uint8_t Uart1_Rx_Cnt = 0; //接收缓冲计数
uint8_t str1[20] = "stop stm32";
uint8_t str2[20] = "go stm32"; //定义需要识别的字符串
uint8_t cAlmStr[] = "数据溢出(大于256)\r\n";
int flag=1;
（4）添加开启接收中断的语句
/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1);
/* USER CODE END 2 */
（5）在main.c下部添加中断回调函数
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
/* Prevent unused argument(s) compilation warning */
UNUSED(huart);
/* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,
the HAL_UART_TxCpltCallback could be implemented in the user file
*/
/*if(Uart1_RxBuff[0]=='s')
{
flag=0;
}
if(Uart1_RxBuff[0]=='t')
{
flag=1;
}
*/
if (strcmp(Uart1_RxBuff, str1) == 0) flag = 0;
if (strcmp(Uart1_RxBuff, str2) == 0) flag = 1;
if(Uart1_Rx_Cnt >= 255) //溢出判断
{
Uart1_Rx_Cnt = 0;
memset(Uart1_RxBuff,0x00,sizeof(Uart1_RxBuff));
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&cAlmStr, sizeof(cAlmStr),0xFFFF);
}
else
{
Uart1_RxBuff[Uart1_Rx_Cnt++] = aRxBuffer; //接收数据转存
if((Uart1_RxBuff[Uart1_Rx_Cnt-1] == 0x0A)&&(Uart1_RxBuff[Uart1_Rx_Cnt-2] == 0x0D)) //判断结束位
{
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&Uart1_RxBuff, Uart1_Rx_Cnt,0xFFFF); //将收到的信息发送出去
Uart1_Rx_Cnt = 0;
memset(Uart1_RxBuff,0x00,sizeof(Uart1_RxBuff)); //清空数组
}
}
HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1); //再开启接收中断
}
- 这里读者只需要修改一下注释行，便可实现要求（1）和要求（2）了
4.烧录与结果演示
编译后不报错，烧录即可，注意烧录时注意烧录是boot0接1
串口通信（1）
串口通信（2）
三.DMA介绍
1.DMA简介
DMA，全称Direct MemoryAccess，即直接存储器访问
CPU无时不刻的在处理着大量的事务，但有些事情却没有那么重要，比方说数据的复制和存储数据，如果我们把这部分的CPU资源拿出来，让CPU去处理其他的复杂计算事务，是不是能够更好的利用CPU的资源呢？
因此：转移数据（尤其是转移大量数据）是可以不需要CPU参与。比如希望外设A的数据拷贝到外设B，只要给两种外设提供一条数据通路，直接让数据由A拷贝到B 不经过CPU的处理。
2.DMA的应用场景
DMA的作用就是实现数据的直接传输，而去掉了传统数据传输需要CPU寄存器参与的环节，主要涉及四种情况的数据传输，但本质上是一样的，都是从内存的某一区域传输到内存的另一区域（外设的数据寄存器本质上就是内存的一个存储单元）。四种情况的数据传输如下：
外设到内存
内存到外设
内存到内存
外设到外设
3.DMA传输方式
-
普通模式
传输结束后（即要传输数据的数量达到零），将不再产生DMA操作。若开始新的DMA传输，需在关闭DMA通道情况下，重新启动DMA传输。 -
循环模式
可用于处理环形缓冲区和连续数据流（例如ADC扫描模式）。当激活循环模式后，每轮传输结束时，要传输的数据数量将自动用设置的初始值进行加载， 并继续响应DMA请求。
4.DMA框图
5.DMA方式的接口函数
四.DMA串口通信
1.工程建立
新建过程跟上述一样，这里笔者不再赘述
（1）设置RRC
（2）设置串口USART1,同时可查看波特率等设置是否正确
（3）使能中断选择
（4）DMA设置
（5）分别点击两个通道，查看模式设置是否为Normal，右侧Memory是否选中
（6）在System view下选择DMA，并ADD通道MEMTOMEM
（7）时钟设置
2.代码编写
（1）在main.c文件添加代码
uint8_t Senbuff[] = "Hello world！\r\n"; //定义数据发送数组
（2）在main.c文件添加代码
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)Senbuff, sizeof(Senbuff));
HAL_Delay(1000);
（3）编译无错误后，烧录运行即可
五.总结
至此笔者已经将串口通信的三种方式分别演示了一遍，轮询，中断以及DMA。在此次实验中笔者更为深入地了解到了串口通信，也发现了DMA的妙用，DMA传输过程不占用CPU资源，可以边传输边运行其他任务，更加高效。在今后我们也可以多加练习，多加运用，对这些内容进行更为深入的体会，笔者也会继续努力。
参考
1.https://blog.csdn.net/qq_46467126/article/details/121076618?spm=1001.2014.3001.5502
2.https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/110138564
3.https://blog.csdn.net/as480133937/article/details/104827639/