嵌入式开发--STM32用DMA+IDLE中断方式串口接收不定长数据

回顾

之前讲过用 利用IDLE空闲中断来接收不定长数据 ，但是没有用到DMA，其实用DMA会更加的高效，MCU也可以腾出更多的性能去处理应该做的事情。

原理简介

IDLE顾名思义，就是空闲的意思，即当监测到串口空闲超过1个串口的数据帧时，会使状态寄存器（SR或ISR）的IDLE位置位，如果此时控制寄存器（CR或CR1）的IDLEIE为1，则会触发IDLE中断。

DMA搬运数据，则是一边接收数据，一边将串口接收到的数据搬运到内存中，这个过程不需要MCU参与，等到IDLE中断到来的时候，直接去内存中取数据即可。
DMA中断在CubeMX中是默认开启的，可以手动将其关闭，等IDLE中断到来的时候，直接操作读取数据即可。当DMA设置为NORMAL模式时，这个中断是完全用不到的，因为当IDLE到来时，置标志位，然后数据处理，此时需要重启DMA，而DMA的接收缓冲区又大于不定长的数据帧，这样DMA中断就永远不会触发了。

知道原理了，就好操作了。

CubeMX操作

开启调试接口

开启USART1异步方式，波特率、数据长度和校验方式根据需要设置

开启DMA，内存自增，循环方式

开启串口中断

设置好时钟

然后是 Generate Code生成代码

手动修改代码

中断函数中，置标志位，读取SR和DR寄存器，以清除IDLE中断标识，并获得本次接收的数据长度

//485发送数据
//由于485发送数据时，接收端会同步接收到发送的数据，这会造成数据解析的错乱。
//所在在485换向之前，先关闭DMA，等发送完成，再转换到输出状态以后，再开启DMA 
//也就是说，作为从机来说，不应当主动发起数据传输请求，否则当主机开始发送数据时，从机会丢失数据帧
void LL_myuart_send(u8 *pdata, u16 len)
{
  HAL_UART_DMAStop(&huart1);    //先关闭DMA
  
  RS485_OUT();
  HAL_Delay(1);
  HAL_UART_Transmit(&huart1, pdata, len, 1000);
  RS485_IN();
  HAL_Delay(1);

  rs485_receive_pos = 0;
  rs485_receive_len = 0;
  HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rs485_receive_data, RS485_BUF_LEN);  //等发送完成，再转换到输出状态以后，再开启DMA 
}

void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
  u8 temp;

  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
  //长时间未接收到数据时，会发生IDLE中断，此时意味着数据接收完成
  //不同的内核，清除IDLEIE的方式不同，请查阅手册
  if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1, UART_FLAG_IDLE))
  {
    //读SR和DR寄存器，以清除IDLE和RXNE中断标志
    temp = huart1.Instance->SR;
    temp = huart1.Instance->DR;
    rs485_idle_flag = 1;
    
    rs485_receive_pos += rs485_receive_len;
    if(rs485_receive_pos >= RS485_BUF_LEN)  //如果起始位置超出缓冲区，则减去缓冲区长度，也就意味着数据从头开始循环记录
      rs485_receive_pos -= RS485_BUF_LEN;
    
    //DMA接收串口数据，
    //设置为NORMAL方式时，需要在每一次接收完成后，再次使能，否则DMA的接收缓冲区满了以后就不会再接收
    //设置为CIRCLAR方式时，不需要再次使能，但编程会麻烦些

    //如果长度大于缓冲区长度
    if(RS485_BUF_LEN < (__HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx) + rs485_receive_pos))
      rs485_receive_len = RS485_BUF_LEN*2 - __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx) - rs485_receive_pos; 
    else
      rs485_receive_len = RS485_BUF_LEN - __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx) - rs485_receive_pos; 
    
  }
  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

在主循环开始前进行初始设置
开启串口和DMA，使能IDLE中断

  HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rs485_receive_data,RS485_BUF_LEN);
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE);	//启动IDLE中断

主循环内，清标志位，然后发送 receive OK，由于我用的是485总线，需要进行接收和发送方式的切换，故将整个发送过程做了封装，不再具体列出。

  while (1)
  {

    if(rs485_idle_flag != 0)  //接收到一帧数据
    {
      rs485_idle_flag = 0;
      //HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rs485_receive_data,RS485_BUF_LEN); //如果DMA采用NORMAL方式，需要激活本句，以使能DMA
      LL_myuart_send((u8*)"receive OK\r\n", 12); 
      rs485_idle_flag = 0;
    }

    /* USER CODE END WHILE */
  }

实测

下图为缓冲区写满时，从头开始循环写入的情况

在主程序中，从rs485_receive_pos开始，读取rs485_receive_len长度的数据即可，如果超出缓冲区，则减去缓冲区长度，从头开始读取，不再列出代码。

注意事项

1 DMA接收串口数据

设置为NORMAL方式时，需要在每一次接收完成后，再次使能，否则DMA只接收一次就不会再接收
设置为CIRCLAR方式时，不需要再次使能，但可能会由于各种延时导致数据来不及处理的问题

2 需要开启串口的总中断

在CubeMX中需要开启串口的总中断，否则会不进中断。

3 清中断标识

对于F1系列来说，清IDLE中断标志需要读取SR和DR寄存器，否则会一直进IDLE中断。
不同的内核，清IDLE标志的方法不同，这个需要查询芯片手册

4 非ST家的芯片，本代码不兼容

亲测航顺芯片就不兼容，需要改代码。

5 DMA操作

DMA的计数是连续的，每次接收都是在上次接收完成的位置，继续进行下一次接收，缓冲区装满时，继续从头开始接收，这给编程带来一些麻烦。

还有一种方式简单粗暴：首先接收缓冲区的长度 > 2倍的最大帧长度，然后在每次接收完成后，停止并重新开启DMA，这个过程可以放在主程序中，处理数据时进行。这样每次数据都是从缓冲区的0偏移开始接收数据，所以编程时缓冲区数据不会循环写入，编程上有便利，如果数据传输量不大，而且传输间隔也比较长，可以用这种方式。