《電子技術(shù)應(yīng)用》
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STM32 USART 串口 DMA 接收和發(fā)送的源碼詳解

2018-07-30
來源:互聯(lián)網(wǎng)

硬件平臺:STM32F103ZET6;

本文引用地址: http://power.21ic.com//poc/technical/201807/74930.html

開發(fā)環(huán)境:KEIL 4;

先說說應(yīng)用通訊模式,串口終端的工作方式和迪文屏差不多,終端被動接受MCU發(fā)的指令,終端會偶爾主動發(fā)送一些數(shù)據(jù)給MCU(像迪文屏的觸摸信息上傳)。

串口DMA發(fā)送:

發(fā)送數(shù)據(jù)的流程:

前臺程序中有數(shù)據(jù)要發(fā)送,則需要做如下幾件事

1. 在數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖區(qū)內(nèi)放好要發(fā)送的數(shù)據(jù),說明:此數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的首地址必須要在DMA初始化的時(shí)候?qū)懭氲紻MA配置中去。

2. 將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)要發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)賦值給發(fā)送DMA通道,(串口發(fā)送DMA和串口接收DAM不是同一個(gè)DMA通道)

3. 開啟DMA,一旦開啟,則DMA開始發(fā)送數(shù)據(jù),說明一下:在KEIL調(diào)試好的時(shí)候,DMA和調(diào)試是不同步的,即不管Keil 是什么狀態(tài),DMA總是發(fā)送數(shù)據(jù)。

4. 等待發(fā)送完成標(biāo)志位,即下面的終端服務(wù)函數(shù)中的第3點(diǎn)設(shè)置的標(biāo)志位?;蛘吒鶕?jù)自己的實(shí)際情況來定,是否要一直等待這個(gè)標(biāo)志位,也可以通過狀態(tài)機(jī)的方式來循環(huán)查詢也可以。或者其他方式。

判斷數(shù)據(jù)發(fā)送完成:

啟動DMA并發(fā)送完后,產(chǎn)生DMA發(fā)送完成中斷,在中斷函數(shù)中做如下幾件事:

1. 清DMA發(fā)送完成中斷標(biāo)志位

2. 關(guān)閉串口發(fā)送DMA通道

3. 給前臺程序設(shè)置一個(gè)軟件標(biāo)志位,說明數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完畢

串口DMA接收:

接收數(shù)據(jù)的流程:

串口接收DMA在初始化的時(shí)候就處于開啟狀態(tài),一直等待數(shù)據(jù)的到來,在軟件上無需做任何事情,只要在初始化配置的時(shí)候設(shè)置好配置就可以了。

判斷數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)接收完成:

這里判斷接收完成是通過串口空閑中斷的方式實(shí)現(xiàn),即當(dāng)串口數(shù)據(jù)流停止后,就會產(chǎn)生IDLE中斷。這個(gè)中斷里面做如下幾件事:

1. 關(guān)閉串口接收DMA通道,2點(diǎn)原因:1.防止后面又有數(shù)據(jù)接收到,產(chǎn)生干擾。2.便于DMA的重新配置賦值,下面第4點(diǎn)。

2. 清除DMA 所有標(biāo)志位

3. 從DMA寄存器中獲取接收到的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)

4. 重新設(shè)置DMA下次要接收的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù),注意,這里是給DMA寄存器重新設(shè)置接收的計(jì)數(shù)值,這個(gè)數(shù)量只能大于或者等于可能接收的字節(jié)數(shù),否則當(dāng)DMA接收計(jì)數(shù)器遞減到0的時(shí)候,又會重載這個(gè)計(jì)數(shù)值,重新循環(huán)遞減計(jì)數(shù),所以接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)則會被覆蓋丟失。

5. 開啟DMA通道,等待下一次的數(shù)據(jù)接收,注意,對DMA的相關(guān)寄存器配置寫入,如第4條的寫入計(jì)數(shù)值,必須要在關(guān)閉DMA的條件進(jìn)行,否則操作無效。

說明一下,STM32的IDLE的中斷在串口無數(shù)據(jù)接收的情況下,是不會一直產(chǎn)生的,產(chǎn)生的條件是這樣的,當(dāng)清除IDLE標(biāo)志位后,必須有接收到第一個(gè)數(shù)據(jù)后,才開始觸發(fā),一斷接收的數(shù)據(jù)斷流,沒有接收到數(shù)據(jù),即產(chǎn)生IDLE中斷。

USART 和 DMA 硬件初始化配置

/*--- LumModule Usart Config ---------------------------------------*/

#define LUMMOD_UART USART3

#define LUMMOD_UART_GPIO GPIOC

#define LUMMOD_UART_CLK RCC_APB1Periph_USART3

#define LUMMOD_UART_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOC

#define LUMMOD_UART_RxPin GPIO_Pin_11

#define LUMMOD_UART_TxPin GPIO_Pin_10

#define LUMMOD_UART_IRQn USART3_IRQn

#define LUMMOD_UART_DR_Base (USART3_BASE + 0x4) //0x40013804

#define LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel DMA1_Channel2

#define LUMMOD_UART_Tx_DMA_FLAG DMA1_FLAG_GL2//DMA1_FLAG_TC2 | DMA1_FLAG_TE2

#define LUMMOD_UART_Tx_DMA_IRQ DMA1_Channel2_IRQn

#define LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel DMA1_Channel3

#define LUMMOD_UART_Rx_DMA_FLAG DMA1_FLAG_GL3//DMA1_FLAG_TC3 | DMA1_FLAG_TE3

#define LUMMOD_UART_Rx_DMA_IRQ DMA1_Channel3_IRQn

void Uart_Init(void)

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

/* System Clocks Configuration */

//= System Clocks Configuration ====================================================================//

/* Enable GPIO clock */

RCC_APB2PeriphClockCmd(LUMMOD_UART_GPIO_CLK , ENABLE ); // 開啟串口所在IO端口的時(shí)鐘

/* Enable USART Clock */

RCC_APB1PeriphClockCmd(LUMMOD_UART_CLK, ENABLE); // 開始串口時(shí)鐘

//=NVIC_Configuration==============================================================================//

/* Configure the NVIC Preemption Priority Bits */

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_3);

/* Enable the DMA Interrupt */

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = LUMMOD_UART_Tx_DMA_IRQ; // 發(fā)送DMA通道的中斷配置

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; // 優(yōu)先級設(shè)置

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

/* Enable the USART Interrupt */

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = LUMMOD_UART_IRQn; // 串口中斷配置

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

//=GPIO_Configuration==============================================================================//

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_USART3, ENABLE); // 我這里沒有用默認(rèn)IO口,所以進(jìn)行了重新映射,這個(gè)可以根據(jù)自己的硬件情況配置選擇

/* Configure USART3 Rx as input floating */

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 串口接收IO口的設(shè)置

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LUMMOD_UART_RxPin;

GPIO_Init(LUMMOD_UART_GPIO, &GPIO_InitStructure);

/* Configure USART3 Tx as alternate function push-pull */

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 串口發(fā)送IO口的設(shè)置

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 這里設(shè)置成復(fù)用形式的推挽輸出

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LUMMOD_UART_TxPin;

GPIO_Init(LUMMOD_UART_GPIO, &GPIO_InitStructure);

DMA_Uart_Init(); // 串口 DMA 配置

/* USART Format configuration ------------------------------------------------------*/

USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 串口格式配置

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;

/* Configure USART3 */

USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200; // 波特率設(shè)置

USART_Init(LUMMOD_UART, &USART_InitStructure);

/* Enable USART3 Receive and Transmit interrupts */

USART_ITConfig(LUMMOD_UART, USART_IT_IDLE, ENABLE); // 開啟 串口空閑IDEL 中斷

/* Enable the USART3 */

USART_Cmd(LUMMOD_UART, ENABLE); // 開啟串口

/* Enable USARTy DMA TX request */

USART_DMACmd(LUMMOD_UART, USART_DMAReq_Tx, ENABLE); // 開啟串口DMA發(fā)送

USART_DMACmd(LUMMOD_UART, USART_DMAReq_Rx, ENABLE); // 開啟串口DMA接收

}

void DMA_Uart_Init(void)

{

DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

/* DMA clock enable */

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); // 開啟DMA1時(shí)鐘

//=DMA_Configuration==============================================================================//

/*--- LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel DMA Config ---*/

DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel, DISABLE); // 關(guān)DMA通道

DMA_

DMA_DeInit(LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel); // 恢復(fù)缺省值

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&LUMMOD_UART->DR);// 設(shè)置串口發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器

DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)LumMod_Tx_Buf; // 設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū)首地址

DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST; // 設(shè)置外設(shè)位目標(biāo),內(nèi)存緩沖區(qū) ->外設(shè)寄存器

DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = LUMMOD_TX_BSIZE; // 需要發(fā)送的字節(jié)數(shù),這里其實(shí)可以設(shè)置為0,因?yàn)樵趯?shí)際要發(fā)送的時(shí)候,會重新設(shè)置次值

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; // 外設(shè)地址不做增加調(diào)整,調(diào)整不調(diào)整是DMA自動實(shí)現(xiàn)的

DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; // 內(nèi)存緩沖區(qū)地址增加調(diào)整

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; // 外設(shè)數(shù)據(jù)寬度8位,1個(gè)字節(jié)

DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; // 內(nèi)存數(shù)據(jù)寬度8位,1個(gè)字節(jié)

DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; // 單次傳輸模式

DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh; // 優(yōu)先級設(shè)置

DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; // 關(guān)閉內(nèi)存到內(nèi)存的DMA模式

DMA_Init(LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel, &DMA_InitStructure); // 寫入配置

DMA_ClearFlag(LUMMOD_UART_Tx_DMA_FLAG); // 清除DMA所有標(biāo)志

DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel, DISABLE); // 關(guān)閉DMA

DMA_ITConfig(LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel, DMA_IT_TC, ENABLE); // 開啟發(fā)送DMA通道中斷

/*--- LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel DMA Config ---*/

DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel, DISABLE); // 關(guān)DMA通道

DMA_DeInit(LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel); // 恢復(fù)缺省值

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&LUMMOD_UART->DR);// 設(shè)置串口接收數(shù)據(jù)寄存器

DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)LumMod_Rx_Buf; // 設(shè)置接收緩沖區(qū)首地址

DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; // 設(shè)置外設(shè)為數(shù)據(jù)源,外設(shè)寄存器 -> 內(nèi)存緩沖區(qū)

DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = LUMMOD_RX_BSIZE; // 需要最大可能接收到的字節(jié)數(shù)

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; // 外設(shè)地址不做增加調(diào)整,調(diào)整不調(diào)整是DMA自動實(shí)現(xiàn)的

DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; // 內(nèi)存緩沖區(qū)地址增加調(diào)整

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; // 外設(shè)數(shù)據(jù)寬度8位,1個(gè)字節(jié)

DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; // 內(nèi)存數(shù)據(jù)寬度8位,1個(gè)字節(jié)

DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; // 單次傳輸模式

DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh; // 優(yōu)先級設(shè)置

DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; // 關(guān)閉內(nèi)存到內(nèi)存的DMA模式

DMA_Init(LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel, &DMA_InitStructure); // 寫入配置

DMA_ClearFlag(LUMMOD_UART_Rx_DMA_FLAG); // 清除DMA所有標(biāo)志

DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel, ENABLE); // 開啟接收DMA通道,等待接收數(shù)據(jù)

}

void BSP_Init(void)

{

Uart_Init();

}

//============================================================//

DMA 發(fā)送應(yīng)用源碼

void DMA1_Channel2_IRQHandler(void)

{

if(DMA_GetITStatus(DMA1_FLAG_TC2))

{

LumMod_Uart_DAM_Tx_Over();

}

}

void LumMod_Uart_DAM_Tx_Over(void)

{

DMA_ClearFlag(LUMMOD_UART_Tx_DMA_FLAG); // 清除標(biāo)志

DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel, DISABLE); // 關(guān)閉DMA通道

OSMboxPost(mbLumModule_Tx, (void*)1); // 設(shè)置標(biāo)志位,這里我用的是UCOSII ,可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行修改

}

void LumMod_Cmd_WriteParam( uint8 sample_num, uint8 *psz_pa

ram )

{

uint8 err;

uint8 LumMod_Tx_Index ;

LumMod_Tx_Index = 0;

LumMod_Tx_Buf[LumMod_Tx_Index++] = 1;

LumMod_Tx_Buf[LumMod_Tx_Index++] = 2;

LumMod_Tx_Buf[LumMod_Tx_Index++] = 3;

LumMod_Tx_Buf[LumMod_Tx_Index++] = 4;

LumMod_Tx_Buf[LumMod_Tx_Index++] = 5;

LumMod_Tx_Buf[LumMod_Tx_Index++] = 6;

LumMod_Tx_Buf[LumMod_Tx_Index++] = 7;

LumMod_Tx_Buf[LumMod_Tx_Index++] = 8;

LumMod_Uart_Start_DMA_Tx( LumMod_Tx_Index );

OSMboxPend(mbLumModule_Tx, 0, &err);

}

void LumMod_Uart_Start_DMA_Tx(uint16_t size)

{

LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel->CNDTR = (uint16_t)size; // 設(shè)置要發(fā)送的字節(jié)數(shù)目

DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Tx_DMA_Channel, ENABLE); //開始DMA發(fā)送

}

//============================================================//

DMA 接收應(yīng)用源碼

void USART3_IRQHandler(void)

{

if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_IDLE) != RESET) // 空閑中斷

{

LumMod_Uart_DMA_Rx_Data();

USART_ReceiveData( USART3 ); // Clear IDLE interrupt flag bit

}

}

void LumMod_Uart_DMA_Rx_Data(void)

{

DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel, DISABLE); // 關(guān)閉DMA ,防止干擾

DMA_ClearFlag( LUMMOD_UART_Rx_DMA_FLAG ); // 清DMA標(biāo)志位

LumMod_Rx_Data.index = LUMMOD_RX_BSIZE - DMA_GetCurrDataCounter(LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel); //獲得接收到的字節(jié)數(shù)

LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel->CNDTR = LUMMOD_RX_BSIZE; // 重新賦值計(jì)數(shù)值,必須大于等于最大可能接收到的數(shù)據(jù)幀數(shù)目

DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel, ENABLE); /* DMA 開啟,等待數(shù)

DMA_Cmd(LUMMOD_UART_Rx_DMA_Channel, ENABLE); /* DMA 開啟,等待數(shù)據(jù)。注意,如果中斷發(fā)送數(shù)據(jù)幀的速率很快,MCU來不及處理此次接收到的數(shù)據(jù),中斷又發(fā)來數(shù)據(jù)的話,這里不能開啟,否則數(shù)據(jù)會被覆蓋。有2種方式解決。

1. 在重新開啟接收DMA通道之前,將LumMod_Rx_Buf緩沖區(qū)里面的數(shù)據(jù)復(fù)制到另外一個(gè)數(shù)組中,然后再開啟DMA,然后馬上處理復(fù)制出來的數(shù)據(jù)。

2. 建立雙緩沖,在LumMod_Uart_DMA_Rx_Data函數(shù)中,重新配置DMA_MemoryBaseAddr 的緩沖區(qū)地址,那么下次接收到的數(shù)據(jù)就會保存到新的緩沖區(qū)中,不至于被覆蓋。*/

OSMboxPost(mbLumModule_Rx, LumMod_Rx_Buf); // 發(fā)送接收到新數(shù)據(jù)標(biāo)志,供前臺程序查詢


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