STM32

STM32使用串口1配合DMA接收不定长数据，大大减轻CPU载荷。

2019-07-20 22:37发布

站内问答 / STM32/STM8
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        最近经常看见坛友在论坛上问串口接收的问题，我之前刚好由于项目需要用到PLC的PPI协议，需要不停地利用串口接收数据，一开始的时候采用单字节中断的方式接收判断。但是用来做通信的时候需要不停的产生串口接收中断，会严重影响主程序的运行。后来采用DMA接收的方式，但是一般情况下配置的DMA都是接定长的串口数据，对于未知长度的串口数据接收并不适用。后来在网上发现了一种方法可以利用串口的空闲中断+DMA接收的方法完美解决此类问题，特别适用于不需要每个就收字节都判断的串口数据接收，下面说一下事实现思路和程序。

实现思路：采用STM32F103的串口1，并配置成空闲中断模式且使能DMA接收，并同时设置接收缓冲区和初始化DMA。那么初始化完成之后，当外部给单片机发送数据的时候，假设这帧数据长度是100个字节，那么在单片机接收到一个字节的时候并不会产生串口中断，而是DMA在后台把数据默默地搬运到你指定的缓冲区里面。当整帧数据发送完毕之后串口才会产生一次中断，此时可以利用DMA_GetCurrDataCounter();函数计算出本次的数据接受长度，从而进行数据处理。

应用对象：适用于各种串口相关的通信协议，如：MODBUS，PPI ；还有类似于GPS数据接收解析，串口WIFI的数据接收等，都是很好的应用对象。


关键代码分析：
usart.H
#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "stdio.h"
#include "sys.h" 

#define DMA_Rec_Len 200      //定义一个长度为200个字节的数据缓冲区。（建议定义的长度比你可能接收到的最长单帧数据长度长！）

void uart_init(u32 bound);
void MYDMA_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx);

#endif

usart.C
//初始化IO 串口1 
//bound:波特率
void uart_init(u32 bound)
{
    //GPIO端口设置
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能USART1，GPIOA时钟
   RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); //使能DMA传输
   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);//使能USART2时钟

   USART_DeInit(USART1);  //复位串口1
   //USART1_TX   PA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化PA9
   
    //USART1_RX  A.10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  //初始化PA10

    //Usart1 NVIC 配置
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子优先级3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器
  
   //USART 初始化设置
  USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//一般设置为9600;
  USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
  USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
  USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
  USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
  USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式

    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);//开启空闲中断
    USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Rx,ENABLE);   //使能串口1 DMA接收
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口 
 
    //相应的DMA配置
  DMA_DeInit(DMA1_Channel5);   //将DMA的通道5寄存器重设为缺省值  串口1对应的是DMA通道5
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&USART1->DR;  //DMA外设ADC基地址
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)DMA_Rece_Buf;  //DMA内存基地址
  DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;  //数据传输方向，从外设读取发送到内存
  DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = DMA_Rec_Len;  //DMA通道的DMA缓存的大小
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;  //外设地址寄存器不变
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;  //内存地址寄存器递增
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  //数据宽度为8位
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //数据宽度为8位
  DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;  //工作在正常缓存模式
  DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //DMA通道 x拥有中优先级 
  DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;  //DMA通道x没有设置为内存到内存传输
  DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStructure);  //根据DMA_InitStruct中指定的参数初始化DMA的通道

    DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE);  //正式驱动DMA传输
}

//串口中断函数
void USART1_IRQHandler(void)                 //串口1中断服务程序
{

     if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
      {
          USART_ReceiveData(USART1);//读取数据 注意：这句必须要，否则不能够清除中断标志位。
          Usart1_Rec_Cnt = DMA_Rec_Len-DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel5); //算出接本帧数据长度
   
         //***********帧数据处理函数************//
          printf ("The lenght:%d ",Usart1_Rec_Cnt);
          printf ("The data: ");
          Usart1_Send(DMA_Rece_Buf,Usart1_Rec_Cnt);
         printf (" Over! ");
        //*************************************//
         USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_IDLE);         //清除中断标志
         MYDMA_Enable(DMA1_Channel5);                   //恢复DMA指针，等待下一次的接收
     } 

} 





完整工程工程在附件里面。


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49条回答
钩月黄昏
2019-07-25 15:11
试验了两个晚上的结果：1，开启了串口接收完成中断则无法进入空闲中断，2，在DMA中设立DMA接收完成中断，并且在中断中关闭DMA接收通道，不然数据帧长度超过DMA接收缓冲区设定长度会发现虽然进入了中断但是缓冲区的数据还是在写着。3.在空闲中断中重置DMA指针。这样最可靠，不然数据溢出后会影响通信

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