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标题: 【具体讲解在STM32的UART通信中使用DMA机制】 [打印本页]

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作者: 曹旭辉    时间: 7 天前
标题: 【具体讲解在STM32的UART通信中使用DMA机制】
具体讲解在STM32的UART通信中使用DMA机制


  
一、DMA机制概述

DMA（Direct Memory Access） 是一种硬件机制，答应外设不须要CPU干预的情况下直接访问内存。它可以或许明显提升数据传输的效率，尤其是在须要频繁数据传输的场景中。
二、DMA在UART中的作用

在STM32微控制器中， UART模块支持DMA传输，可以或许实现在CPU空闲的情况下，快速传输大量数据。具体来说，DMA可以将UART接收的数据直接传输到内存中的缓冲区，大概将内存中的数据缓冲区直接传输到UART发送缓冲区，从而降低CPU负载，提高系统效率。
三、DMA的配置步骤

• 使能DMA时钟
  在使用DMA之前，须要先使能DMA外设的时钟。差别的 DMA 通道对应差别的时钟配置。
  

1. // 使能DMA1时钟（例如，对于DMA1的信道）
2. RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);

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• 设置DMA Channel和DMA Mode 配置DMA通道和传输模式（比如正常模式、循环模式等）。
  

1. DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
2. DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_0;  // 选择DMA通道
3. DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR; // UART数据寄存器地址
4. DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)rxBuffer; // 接收缓冲区地址
5. DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory; // 设置传输方向，外设到内存
6. DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = RX_BUFFER_SIZE; // 接收缓冲区大小
7. DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; // 外设地址不变
8. DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; // 内存地址递增
9. DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; // 数据宽度为字节
10. DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
11. DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; // DMA正常模式
12. DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; // 设置DMA优先级为高
13. DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable; // FIFO模式关闭
14. DMA_Init(DMA1_Channel0, &DMA_InitStructure); // 初始化DMA通道

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• 使能DMA传输 完成配置后，使能DMA通道。
  

1. DMA_Cmd(DMA1_Channel0, ENABLE);

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四、UART初始化与DMA联合

• UART初始化配置 配置UART的基本参数，如波特率、数据格式、校验位等。
  

1. // 配置USART1
2. USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
3. USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
4. USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
5. USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
6. USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
7. USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
8. USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
9. USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

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• 配置UART的DMA传输 使能 UART的DMA传输功能，通常在UART的中断配置中完成。
  

1. // 使能USART1的DMA接收功能
2. USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Rx, ENABLE);

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五、DMA传输的中断处置惩罚

• 配置DMA传输完成中断 配置DMA传输完成后触发中断，以便进行后续处置惩罚。
  // 配置DMA中断
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel0_IRQn;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 2; // 中断优先级
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
  
• 编写DMA中断服务函数 在中断服务函数中进行数据处置惩罚和DMA重装载操纵。
  

void DMA1_Channel0_IRQHandler(void) {
if (DMA_GetFlagStatus(DMA1_Channel0, DMA_FLAG_TCIF0)) {
// 扫除传输完成标记
DMA_ClearFlag(DMA1_Channel0, DMA_FLAG_TCIF0);
// 处置惩罚接收到的数据
processData(rxBuffer, RX_BUFFER_SIZE);
// 重新装载DMA缓冲区
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel0, RX_BUFFER_SIZE);
}
}
六、DMA与中断的联合使用

1.DMA和中断的区别
• DMA ：在不占用CPU的情况下，直接完成内存和外设之间的数据传输，适合大数据量的传输。
• 中断 ：当外设须要CPU处置惩罚特定事件时，通过中断机制关照CPU。
2.在UART通信中DMA的上风
• 提高了数据传输的效率，减少了CPU的负载。
• 实用于须要大量数据传输的应用场景，如长时间的串口数据收罗。
3.什么时候最适合使用DMA
• 当须要实现高效的、大量数据的UART传输时。
• 当盼望降低CPU使用率，让CPU专注于其他使命处置惩罚时。
七、留意事项与常见题目

1.DMA传输中的内存配置 确保DMA传输的内存区域是一连的，避免因内存碎片导致传输错误。
2.缓冲区的大小和管理 公道设置DMA传输的缓冲区大小，避免由于缓冲区过小而导致频繁的DMA中断，或由于缓冲区过大而导致内存浪费。
3.DMA传输方向的设置 根据现实需求设置正确的传输方向（外设到内存或内存到外设），否则会导致数据传输错误。
4.DMA优先级的设置 根据系统的现实工作情况，公道设置DMA通道的优先级，以确保关键使命的优先执行。
5.传输完成后DMA的重装载 在DMA传输完成后，配置DMA为循环模式或手动重新装载模式，以包管持续的数据传输需求。
八、代码示例

以下是一个完备的示例代码，展示了如安在STM32中配置和使用DMA进行UART数据接收：

1. #include "stm32f10x.h"#define RX_BUFFER_SIZE 256uint8_t rxBuffer[RX_BUFFER_SIZE];void DMA_Configuration(void) {    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;    // 使能DMA1时钟    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);    // 配置DMA通道0    DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_0;    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR;    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)rxBuffer;    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = RX_BUFFER_SIZE;    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;    DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;    DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;    DMA_Init(DMA1_Channel0, &DMA_InitStructure);    // 使能DMA通道0    DMA_Cmd(DMA1_Channel0, ENABLE);
2.     // 配置DMA中断优先级    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel0_IRQn;    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);    // 启用DMA传输完成中断    DMA_ITConfig(DMA1_Channel0, DMA_IT_TC, ENABLE);}void USART_Configuration(void) {USART_InitTypeDef USART_InitStructure;// 使能USART1外设时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);// 配置GPIOGPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; // TX和RX引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);// 配置USARTUSART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);// 使能USART接收DMAUSART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Rx, ENABLE);// 启动USARTUSART_Cmd(USART1, ENABLE);}void USART_NVIC_Configuration(void) {NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}void USART1_IRQHandler(void) {// 处置惩罚 USART 中断，如有须要//,...}void DMA1_Channel0_IRQHandler(void) {if (DMA_GetFlagStatus(DMA1_Channel0, DMA_FLAG_TCIF0)) {// 扫除 DMA 传输完成标记DMA_ClearFlag(DMA1_Channel0, DMA_FLAG_TCIF0);// 数据处置惩罚操纵processData(rxBuffer, RX_BUFFER_SIZE);// 重新装载 DMA 缓冲区DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel0, RX_BUFFER_SIZE);}}int main(void) {// 系统时钟配置（假设已经完成）// 配置DMADMA_Configuration();// 配置USART1USART_Configuration();// 配置USART中断USART_NVIC_Configuration();// 进入主循环while (1) {// 主循环可以执行其他使命}}

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九、总结

通过在STM32的UART通信中使用DMA机制，可以在不占用CPU的情况下实现高效的数据传输，明显提升系统的性能和相应速度。DMA的配置和使用须要细致明确其工作原理和具体的配置步骤，确保在现实应用中的正确性和稳定性。
在现实开发中，还应联合具体的应用场景和硬件配置，进行公道的参数设置和优化，以达到最佳的传输效率和稳定

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