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串口USART是怎样通过DMA的方式去接收函数呢

串口USART是怎样通过DMA的方式去接收函数呢？

怎样将DMA配置为循环模式呢？

回帖（2）

武梨格

2021-12-7 09:17:28
硬件：stm32f103cbt6
软件：STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0

DMA，直接内存接受访问，类似用它随身释放的CPU的，灵魂，通过USART进行直接接收，接受使用DMA的方式，CPU不需要进行，当完成之后数据可以从内存的读取，从而减少了CPU的压力。
具体的代码实现如下：



  • usart_driver.h 封装了接口，数据接收调用函数类型，基本数据结构等；
  • usart_driver.c函数实现，中断服务函数实现等；

拷贝这两个文件即可，根据可以目录下的参考用译文，进行初始化。
头文件

usart_driver.h已经声明了外部函数可能用到的接口;
USART3_DR地址的

因为USART3接收到数据会存在DR寄存器中，而DMA控制器则负责将该寄存器中的内容一一搬运到内存的缓冲区中（比如你定义的某个数组中），所以这里需要告诉DMA控制去哪里搬运，因此需要设置USART3_DR的总线地址。
USART3的如图所示；





DR基地址的移动地址图所示；





所以最终地址为：0x40004800 + 0x004
#define USART_DR_Base 0x40004804
DMA的通道

有很多外设都可以使用DMA，例如ADC，I2C，SPI等等，所以，不同的外设选择属于自己的DMA通道，看参考手册；





因此USART3_RX会使用DMA1的通道3，这都是自带的已经有了这个管道的好，我们需要遵循规则。
所以在代码中我们做出相应的定义；如下所示；
#define USART_Rx_DMA DMA1_Channel3
DMA的中断

DMA支持中断：传输过半，传输完成，传输出错；





因此在使用是相当安全也相当灵活，而这里只是用传输完成中断；如定义了，传输完成中断的标志位，DMA1_FLAG_TC3对应的TCIF；
#USART_Rx_DMA_FLAG DMA1_FLAG_TC3
USART接收接收函数

在STM32的HAL中封装了大量的外设，但是自己使用，但是非常方便，但是标准库中没有什么操作，这里我们接收接收就是实现，rx_cbk就是实现，即用户数据完成就可以开始注册了函数；
typedef void (*rx_cbk)(void* args);
通过使用usart_set_rx_cbk进行接口函数的注册，pargs为将传递的参数
路径；void usart_set_rx_cbk(uart_mod_t *pmod, rx_cbk pfunc,void *pargs);
头文件源码

#ifndef USART_DRIVER_H
#define USART_DRIVER_H
#include
#include


/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
#define USE_MICROLIB_USART 1


#if USE_MICROLIB_USART


#ifdef __GNUC__
/* With GCC/RAISONANCE, small printf (option LD Linker->Libraries->Small printf
   set to 'Yes') calls __io_putchar() */
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
//#define GETCHAR_PROTOTYPE int fgetc(FILE *f)


#endif /* __GNUC__ */
extern PUTCHAR_PROTOTYPE;
#else


#endif

//default 8N1
#define COM_PORT        USART3
#define TX_PIN                GPIO_Pin_10
#define RX_PIN                GPIO_Pin_11
#define BAUDRATE        115200


#define IRQ_UART_PRE        3
#define IRQ_UART_SUB        3


#define USART_Rx_DMA_Channel    DMA1_Channel3
#define USART_Rx_DMA_FLAG       DMA1_FLAG_TC3
#define USART_DR_Base           0x40004804
#define USART_BUF_SIZE                        ((uint16_t)16)


typedef void (*rx_cbk)(void* args);
struct uart_mod {
       
        uint8_t rx_buf[USART_BUF_SIZE];
        uint8_t rx_dat_len;
        uint8_t head;
        uint8_t tail;       
       
        void (*init)(void);
       
        void *pargs;
        rx_cbk pfunc_rx_cbk;
};
typedef struct uart_mod uart_mod_t;


extern  uart_mod_t user_uart_mod;
void usart_init(void);
void usart_set_rx_cbk(uart_mod_t *pmod, rx_cbk pfunc,void *pargs);
void usart_send_char(char ch);
void usart_test_echo(void);
uint8_t usart_recv_char(void);
int usart_printf(const char *fmt, ...);


//extern GETCHAR_PROTOTYPE;


#endif


DMA的基本配置
串口接收DMA的配置在函数dma_init中；
static void dma_init(void)
已经定义了数据缓冲区，如下：
uint8_t RxBuffer[USART_BUF_SIZE] = { 0 };
因此需要在 DMA 中设置 USART_DR 的地址，和数据大小配置的地址，以及接触；
还有就是数据流；



  • 诉流向内存；
  • 内存流向借款；
    这个需要搞清楚；配置如下所示；


        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = USART_DR_Base;
        DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)RxBuffer;               
        DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = USART_BUF_SIZE;
        DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
注意：
DMA_DIR_PeripheralSRC，外设作为源地址，数据是从外设地址向内存，即DMA数据从地址USART_DR_Base携带到RxBuffer去。
如果这个地方搞错了，会导致RxBuffer总是没有你想要的数据。
环形队列接收数据

线性缓冲区会因为缓冲器接收数据已满导致无法继续接收的问题;而环形队列进行接收的话，会自动进行覆盖，这样一来，在读取数据的时候，还要处理一个循环循环模式，下面的配置是把DMA配置为循环模式；
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
在结构体_uart_mod中，则用两个变量变量单独的引导队首头和尾队；
具体的在函数中读取数据USART3_IRQHandler中，敏感数据从内存的RxBuffer读取到结构体user_uart_mod的成员rx_buf中；
最终调用回调函数。
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刘欣

2021-12-7 09:17:32
函数原型

usart_driver.c

#include
#include
#include "stm32f10x_usart.h"
#include "usart_driver.h"


uint8_t RxBuffer[USART_BUF_SIZE] = { 0 };


uart_mod_t user_uart_mod = {
        .rx_dat_len = 0,
        .head = 0,
        .tail = 0,
        .pfunc_rx_cbk = NULL,
        .pargs = NULL
};


static USART_InitTypeDef USART_InitStructure;


static void rcc_init(void){


        RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
        /* Enable GPIO clock */
        RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB
                                                        | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
        RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE);
}


static void gpio_init(void){


  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  /* Configure USART Tx as alternate function push-pull */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TX_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);


  /* Configure USART Rx as input floating */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = RX_PIN;
  
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);


}


static void dma_init(void){


  DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;


  /* USARTy_Tx_DMA_Channel (triggered by USARTy Tx event) Config */

        DMA_DeInit(USART_Rx_DMA_Channel);
        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = USART_DR_Base;
        DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)RxBuffer;
        //DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;
        DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
        DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = USART_BUF_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_Circular;
        DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;
        DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
        DMA_Init(USART_Rx_DMA_Channel, &DMA_InitStructure);


}


static void irq_init(void){


        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;


        /* Enable the USART3_IRQn Interrupt */
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = IRQ_UART_PRE;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = IRQ_UART_SUB;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}


void usart_send_char(char ch){


        /* Loop until the end of transmission */
        //while (USART_GetFlagStatus(COM_PORT, USART_FLAG_TC) == RESET){}
        while((COM_PORT->SR & USART_FLAG_TC) != USART_FLAG_TC){
       
        }       
        USART_SendData(COM_PORT, (uint8_t) ch);
}


uint8_t usart_recv_char(){
        /* Wait the byte is entirely received by USARTy */
    //while(USART_GetFlagStatus(COM_PORT, USART_FLAG_RXNE) == RESET){}
        while((COM_PORT->SR & USART_FLAG_RXNE) != USART_FLAG_RXNE){
       
        }
       
    /* Store the received byte in the RxBuffer1 */
    return (uint8_t)USART_ReceiveData(COM_PORT);
}


int usart_printf(const char *fmt, ... )
{
    uint8_t i = 0;
    uint8_t usart_tx_buf[128] = { 0 };
    va_list ap;


    va_start(ap, fmt );
    vsprintf((char*)usart_tx_buf, fmt, ap);
    va_end(ap);
       
        while(usart_tx_buf && i < 128){
                usart_send_char(usart_tx_buf);                 
                i++;
        }       
           usart_send_char('');
        return 0;
}


void usart_test_echo(){
        uint8_t tmp_dat = 0xff;


        tmp_dat = usart_recv_char();
        usart_send_char(tmp_dat);
}


void usart_init(void){


        rcc_init ();
        gpio_init ();
        irq_init();
       
        /* USARTx configured as follow:
                - BaudRate = 115200 baud  
                - Word Length = 8 Bits
                - One Stop Bit
                - No parity
                - Hardware flow control disabled (RTS and CTS signals)
                - Receive and transmit enabled
        */
        USART_InitStructure.USART_BaudRate = BAUDRATE;
        USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
        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;
        /* USART configuration */
        USART_Init(COM_PORT, &USART_InitStructure);


        USART_ITConfig(COM_PORT, USART_IT_IDLE, ENABLE);
        //USART_ITConfig(COM_PORT, USART_IT_RXNE, ENABLE);
        /* Enable USART */
        USART_Cmd(COM_PORT, ENABLE);
       
        USART_DMACmd(COM_PORT,USART_DMAReq_Rx, ENABLE);
        dma_init();
        DMA_ITConfig(USART_Rx_DMA_Channel, DMA_IT_TC, ENABLE);       
        DMA_ITConfig(USART_Rx_DMA_Channel, DMA_IT_TE, ENABLE);
        DMA_Cmd(USART_Rx_DMA_Channel, ENABLE);       


}


void usart_set_rx_cbk(uart_mod_t *pmod, rx_cbk pfunc,void *pargs){
        pmod->pargs = pargs;
        pmod->pfunc_rx_cbk = pfunc;
}


void DMA1_Channel3_IRQHandler(void){
     if(DMA_GetITStatus(USART_Rx_DMA_FLAG) == SET){        
        DMA_ClearITPendingBit(USART_Rx_DMA_FLAG);
    }
}


/**
  * @brief  This function handles USART3 global interrupt request.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void USART3_IRQHandler(void)
{
        uint8_t buf[USART_BUF_SIZE];
        uint16_t rect_len = 0;
        if(USART_GetITStatus(COM_PORT, USART_IT_IDLE) != RESET)       
        {
                uint8_t i = 0;
                USART_ReceiveData(COM_PORT);
                user_uart_mod.head = USART_BUF_SIZE - DMA_GetCurrDataCounter(USART_Rx_DMA_Channel);               
                //fifo is not full       
                while(user_uart_mod.head%USART_BUF_SIZE != user_uart_mod.tail%USART_BUF_SIZE){                       
                        user_uart_mod.rx_buf[i++] = RxBuffer[user_uart_mod.tail++%USART_BUF_SIZE];
                }
                user_uart_mod.rx_dat_len = i;
                //DMA_Cmd(USART_Rx_DMA_Channel, ENABLE);
                if(user_uart_mod.pfunc_rx_cbk != NULL){
                        user_uart_mod.pfunc_rx_cbk(user_uart_mod.pargs);
                }
        }
        USART_ClearITPendingBit(COM_PORT, USART_IT_IDLE);
        //USART_ClearITPendingBit(COM_PORT, USART_IT_RXNE);
}


#if USE_MICROLIB_USART
/**
  * @brief  Retargets the C library printf function to the USART.
  * @param  None
  * @retval None
  */
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
        /* Place your implementation of fputc here */
        /* e.g. write a character to the USART */
        USART_SendData(COM_PORT, (uint8_t) ch);
        /* Loop until the end of transmission */
        while (USART_GetFlagStatus(COM_PORT, USART_FLAG_TC) == RESET)
        {}
        return ch;
}


#else


#pragma import(__use_no_semihosting)                          
struct __FILE
{
        int handle;


};
FILE __stdout;      


int _sys_exit(int x)
{
        x = x;
        return 0;
}
int fputc(int ch, FILE *f)
{      
        /* Place your implementation of fputc here */
        /* e.g. write a character to the USART */
        USART_SendData(COM_PORT, (uint8_t) ch);
        /* Loop until the end of transmission */
        while (USART_GetFlagStatus(COM_PORT, USART_FLAG_TC) == RESET)
        {}
        return ch;
}
#endif
参考用例
这里需要调用usart_init，并设置回调函数，如果不设置，则不会执行回调。


void motor_get_cmd_from_uart(void *pargs){
       
        if(pargs == NULL){
                return;
        }       
        uart_mod_t *p = pargs;
        if(p->rx_dat_len > 0 && p->rx_dat_len == PACKAGE_SIZE){
                if(p->rx_buf[0] == PACKAGE_HEAD
                && p->rx_buf[PACKAGE_SIZE - 1] == PACKAGE_TAIL){
                        user_cmd_mod.head = p->rx_buf[0];
                        user_cmd_mod.cmd.value_n[0] = p->rx_buf[1];
                        user_cmd_mod.cmd.value_n[1] = p->rx_buf[2];
                       
                        user_cmd_mod.option = p->rx_buf[3];
                       
                        user_cmd_mod.data.value_n[0] = p->rx_buf[4];
                        user_cmd_mod.data.value_n[1] = p->rx_buf[5];
                        user_cmd_mod.data.value_n[2] = p->rx_buf[6];
                        user_cmd_mod.data.value_n[3] = p->rx_buf[7];
                       
                        user_cmd_mod.tail = p->rx_buf[PACKAGE_SIZE - 1];
                        user_cmd_mod.process_flag = 1;
                }               
        }
        p->rx_dat_len = 0;       
}


int main(void){
        usart_init();
        usart_set_rx_cbk(&user_uart_mod, motor_get_cmd_from_uart,&user_uart_mod);
}
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