串口DMA传输模式

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前言

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移数据，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。

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一、DMA简介

（一）DMA系统框图

上方的框图，我们可以看到STM32内核，存储器，外设及DMA的连接，这些硬件最终通过各种各样的线连接到总线矩阵中，硬件结构之间的数据转移都经过总线矩阵的协调，使各个外设和谐的使用总线来传输数据。

（二）DMA传输通道

在发生一个事件后，外设向DMA控制器发送一个请求信号。DMA控制器根据通道的优先权处理请求。当DMA控制器开始访问发出请求的外设时，DMA控制器立即发送给它一个应答信号。当从DMA控制器得到应答信号时，外设立即释放它的请求。一旦外设释放了这个请求，DMA控制器同时撤销应答信号。DMA传输结束，如果有更多的请求时，外设可以启动下一个周期。

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。

注意：这里的通道仅针对从外设与DMA之间，数据从DMA传输到外设，或者从外设传到DMA。

（三）DMA传输模式

DMA支持数据在外设、存储器之间，存储器与存储器之间，这里的存储器可以是 SRAM 或者是 FLASH。从DMA工作框图和对应的通道，我们可以看出来这这两种工作模式有所不同。

1.外设与存储器之间

在这里我们以串口USART1，使用DMA模式以115200bps或波特率向上位机连续发送数据为例。

还是回到我们刚刚所展示的DMA框图上来分析。
主要流程有：

• USART1外设向DMA发送USART1_TX请求
• DMA 收到请求信号之后，控制器会给外设(USART1)一个应答信号，当外设收到应答后外设立即释放它的请求。一旦外设释放了这个请求，DMA控制器同时撤销应答信号，就会启动 DMA 的传输。
• 通过DMA总线与总线矩阵从存储器（Flash）中取出数据
• 通过DAM1通道4将数据传输到USART1_TX

从内存到外设数据实现流程

当使用DMA模式时，不同外设的DMA通道可通过数据手册找到，在这里我找到USART1_TX的通道为DMA1通道4

2.存储器与存储器之间

当我们使用DMA模式从Flash中取数据写到SRAM中，又是怎么样的呢？

可见，当启动DMA传输模式后，DMA外设通过DMA总线，总线矩阵将Flash中的数据直接写到SRAM中。

3.小结

通过以上的例子，我们可以总结出使用DMA的几种模式

• 从存储器到存储器
• 从外设到存储器
• 从存储器到外设
• 从外设到外设

二、使用DMA配置

下面我们在CubeMx中配置工程，系统、时钟等跳过，只看串口和DMA设置这一块。

1.打开USART1及DMA模式

• 在Pinout&Configuration–Connectivity–USART1–Mode中打开串口1，配置为Asynchronous

• 在同一界面下–DMA setting点击Add

添加USART_RX和USART_TX模式

• 开启USART1的DMA模式

• 选择USART1_TX一栏，配置DMA参数

• 选择USART1_RX一栏，配置DMA参数

2.开启串口中断

在Pinout&Configuration–Connectivity–USART1–NVIC Settings中打开中断

3.生成代码

在完成后续的一些工程配置后，就可以生成代码了。

三、修改用户代码

• 在mian.c文件中定义一个数组

uint8_t Senbuff[] = "Hello windows！\n";  //定义一个数组，将想要发送的数据放到数组中去中去

• 在while循环中添加

HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,Senbuff, sizeof(Senbuff));
   HAL_Delay(1000);

• 实例演示

下载程序，并打开串口调试助手

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总结

STM32CubeMX给我们提供了快速初始化代码的便捷，但与此同时也给我们带来了一些坑（我们要遵守HAL库编写的一些规则），所以在编写编码的前期，我们享受着HAL库的便捷，但是可能会莫名其妙出现bug,一直困扰着你。不过习惯就好，当你踩过的坑多了，下次就少了一个坑，当你一眼能看出错误所在，岂不快哉。
以上若有不当之处，请指教！！！

参考

【STM32】 DMA原理，步骤超细详解，一文看懂DMA

HAL 库 STM32CubeMX 实现串口 DMA 通信