【STM32 CubeMX】串口编程DMA+IDLE中断

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前言

在嵌入式系统中，串口通信是一项关键的任务，而使用DMA（直接内存访问）结合IDLE中断进行串口编程，尤其是在STM32 CubeMX环境中，能够提高系统的效率和性能。STM32 CubeMX为STM32微控制器提供了图形化的配置工具，可以简化初始化代码的生成过程，使得串口编程变得更加容易。通过结合DMA和IDLE中断，我们可以实现高效的异步串口通信，确保数据传输的可靠性，同时减轻CPU的负担。

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一、为什么要引入IDLE中断

比如我们的stm32接了一个wifi模块esp8266，esp8266会发来数据，假设我现在想去读数据，我使用DMA方式读数据，我不知道esp8266给我发多少数据，但是肯定不超过1024字节吧，然后我调用函数去读，读1024字节，如果他给我发了刚好1024字节，欸，那么就读成功了。如果他发1000数据，而且这1000数据是完整的了，但DMA的中断并不会调用，DMA中断只会在接收到一半或者全部接收完才会调用。

我们如何知道他的发的这些东西已经完整了呢？
我们知道，当串口发送数据的时候，他必定有一个起始位，如果接收方在这一节数据之后，发现这个引脚一直没有开始信号，在10bit的时间里发现对方都没有数据，他就认为数据发送完了，这时就会产生IDLE空闲中断。

比如说对方发了1bit的数据，由于一些原因卡壳了，过了10bit的数据时间，这时就会调用IDLE中断，可是数据并不完整啊。所以对于这种情况，IDLE中断是无意义的。

注意：IDLE中断用来传输大量数据的时候才有意义。

二、IDLE中断使用方式

2.1 接收的三种情况

当我们使用IDLE中断来接收数据的时候，他完成会有三种情况

1. 第一种就是确实接收到了指定数据，调用的完成的回调函数（HAL_UART_RxCpltCallback被调用）
2. 第二种就是IDLE中断调用了（HAL_UARTEx_RxEventCallback被调用）
3. 第三种就是有错误发生导致中断（HAL_UART_ErrorCallback被调用）

2.2 函数的使用

查询方式

我们可以使用下面这个函数进行IDLE中断的查询方式进行查询：

HAL_StatusTypeDef HAL_UARTEx_ReceiveToIdle(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint16_t *RxLen,
                                           uint32_t Timeout);

UART_HandleTypeDef *huart：
作用： 传递一个指向UART_HandleTypeDef结构体的指针，该结构体包含了UART的配置和状态信息。
解释： 这个参数用于标识特定的UART外设，通过该参数，函数知道应该对哪个UART进行操作。

uint8_t *pData：
作用： 指向要接收数据的缓冲区的指针。
解释： 这个参数指定了存储接收数据的缓冲区。当函数接收到指定数量的字节或达到超时条件时，接收到的数据将存储在该缓冲区中。

uint16_t Size：
作用： 要接收的数据字节数。
解释： 它定义了期望接收的字节数目。当接收的字节数达到这个值时，函数将数据接收到空闲状态（IDLE）。

uint16_t *RxLen：
作用： 指向用于存储实际接收到的数据字节数的指针。
解释： 当函数成功接收到数据时，它将更新此指针指向的变量，以反映实际接收到的字节数。这对于知道接收了多少数据很有用。

uint32_t Timeout：
作用： 接收数据的超时时间。
解释： 定义了等待接收数据的最大时间。如果在超时时间内未接收到指定数量的字节，函数将返回适当的错误代码。

如果有IDLE状态，他放回HAL_OK

中断方式

我们可以使用下面这种方式进行IDLE中断的接收：

HAL_StatusTypeDef HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);

这个函数就是去使能接收中断和IDLE中断。
如果发生了IDLE中断他会怎么做？
在串口1这里，IDLE中断也属于串口中断

下面就是如果有IDLE中断发生的代码：如果发现了IDLE中断，他会分两种情况处理

如果你使用DMA：
取消DMA，调用下面这个：

传入你收到了几个字符。

如果你使用中断：
禁止接收中断，调用下面这个：

传入你收到了几个字符。

当有IDLE中断时，调用HAL_UARTEx_RxEventCallback表示有IDLE中断了

DMA方式

我们可以使用下面这个函数进行DMA+IDLE接收：

HAL_StatusTypeDef HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)

当他产生IDLE中断后，他会调用HAL_UARTEx_RxEventCallback回调函数

分析一个问题

UART 的 IDLE 中断何时发生？RxD 引脚一开始就是空闲的啊，难道 IDLE 中断一直产生？
不是的。当我们使能 IDLE 中断后，它并不会立刻产生，而是：至少收到 1 个数据后，发现
在一个字节的时间里，都没有接收到新数据，才会产生 IDLE 中断。

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总结

串口编程对于嵌入式系统至关重要，而在STM32 CubeMX环境中，利用DMA和IDLE中断的组合可以使串口通信更为高效。DMA允许数据在内存和外设之间直接传输，减轻了CPU的负担，提高了系统的响应速度。IDLE中断则使得在没有数据传输时，系统能够进入低功耗状态，进一步降低功耗。通过这样的串口编程方式，我们能够在保证性能的同时，实现更加节能和可靠的嵌入式系统。在STM32 CubeMX的支持下，配置串口通信变得更加简单，为嵌入式开发者提供了更高的开发效率。