串口DMA接收不定长数据+双缓存接收方案，移植非常方便，只需要9个字节就可以管理

2019-07-21 02:18发布

学习原子哥的板子已经两年了，现在也如愿以偿的做相关开发工作。在工作中也学习不少软件方案，上次看论坛里有个网友采用串口空闲中断及DMA接收串口不定长数据，感觉这个非常好用。特意花了点时间写好库，方便与大家交流学习。
一、结构体
[mw_shl_code=c,true]__packed typedef struct
{
u32                            USARTX_Bound;       //波特率
uint32_t                      USART_RCC    ;       //串口时钟时能
  USART_TypeDef *                USARTX ;             //串口
uint8_t                         USART_IRQChannel;    //串口中断线
uint32_t                      GPIO_RCC_APB2;       //GPIO时钟时能
  GPIO_TypeDef  *                GPIO_RX;             //GPIO RX端口
  uint16_t                      GPIO_RX_Pin;          //引脚
  GPIO_TypeDef  *                GPIO_TX;
  uint16_t                      GPIO_TX_Pin;
  DMA_Channel_TypeDef *          USART_RX_DMA_Channel;  //串口DMA接收通道
uint8_t                         DMA_IRQChannel          ;    //DMA中断线
uint32_t                      DMA_FLAG_TC             ;    //DMA传输完成标记
}
USERT_Irregular_DMA_typ ; //串口DMA接收不定长数据结构体[/mw_shl_code]

此结构体用于记录此方案所采用的IO、串口、DMA通道等，此结构体的数据一旦确定完成，建议不要改变，此结构体可以直接定义到FLASH中（用关键字 const）

[mw_shl_code=c,true]#define  USART_IrrG_DMA_BUFF_LEN       40 //双缓存大小最大 65535
__packed typedef struct
{
u8    RX_BUFF_Comple  : 2 ; //接收完成标记 0 都没有接收完成 bit0 缓存0接收完成  bit1 缓存1接收完成
u8    RX_BUFF0_STA : 1 ; //0 空闲  1 接收完成
u8    RX_BUFF1_STA : 1 ; //0 空闲  1 接收完成
u8    RX_BUFF_Err    : 2 ; //0 正常  1 缓存都接收满未处理
u8    RX_BUFF_Inx    : 2 ;    //当前正在接收的缓存索引
u16 RX_BUFF0_Size ;       //接收到的数据长度
u8    RX_BUFF0[USART_IrrG_DMA_BUFF_LEN] ;  //数据缓存
u16 RX_BUFF1_Size ;
u8    RX_BUFF1[USART_IrrG_DMA_BUFF_LEN] ;
const  USERT_Irregular_DMA_typ * USERT_Irregular_DMA  ;
}
USART_RX_BUFF; [/mw_shl_code]

此结构体用于管理双缓存，并向上层提供双缓存当前状态。
宏 USART_IrrG_DMA_BUFF_LEN 用于设置双缓存长度

二、用户调用函数
此方案有三个函数需要用户调用，但不需要更改。
1、初始化
[mw_shl_code=c,true]void USART_DMA_Init(USART_RX_BUFF *USERT_RX_DMA)
{
  //GPIO端口设置
  GPIO_InitTypeDef    GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef    USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef    NVIC_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->GPIO_RCC_APB2, ENABLE); //使能GPIO时钟
if(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USARTX == USART1)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USART_RCC, ENABLE);    //使能串口1时钟
}
else
{
RCC_APB1PeriphClockCmd(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USART_RCC, ENABLE);    //使能串口时钟
}
  //USART_TX
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->GPIO_TX_Pin ;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;                            //复用推挽输出
  GPIO_Init(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->GPIO_TX, &GPIO_InitStructure);

//USART_RX
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->GPIO_RX_Pin;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;             //浮空输入
  GPIO_Init(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->GPIO_RX, &GPIO_InitStructure);

//Usart NVIC 配置
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USART_IRQChannel;
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_DeInit(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USARTX);    //先复位串口
USART_InitStructure.USART_BaudRate = USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USARTX_Bound;    //波特率
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(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USARTX, &USART_InitStructure);          //初始化串口
USART_ClearITPendingBit(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USARTX, USART_IT_IDLE) ; //清除空闲中断
  USART_ITConfig(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USARTX, USART_IT_IDLE, ENABLE);    //开启空闲中断

//DMA 配置--------------------------------------------------------------------------------------------------
USART_DMACmd(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USARTX,USART_DMAReq_Rx,ENABLE);  //开启DMA接收
MY_USART_Iglr_DMA_CONFIG(USERT_RX_DMA);                                        //DMA配置先由缓存0 接收
USART_RX_DMA_START(USERT_RX_DMA);                                              //开启DMA
  USART_Cmd(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USARTX, ENABLE);                                                                                                                            //使能串口
}[/mw_shl_code]

此函数是根据结构体指针变量  USERT_RX_DMA 的值来初始化，其中包括时钟、串口、IO、DMA、中断等配置，无需修改，直接调用

2、串口中断函数
[mw_shl_code=c,true]void  USART_RX_DMA_USART_IRQ(USART_RX_BUFF * USERT_RX_DMA) //必须在串口中断函数中调用
{
if(USART_GetITStatus(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USARTX, USART_IT_IDLE) != RESET) //如果空闲中断
{
   USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USARTX->DR ;  //空读一次
USART_ClearFlag(USART1, USART_IT_IDLE);       //清除空闲中断标记

   //标记缓存接收完成--------------------------------------------------
USERT_RX_DMA->RX_BUFF_Comple |= (0X01<<USERT_RX_DMA->RX_BUFF_Inx );

   if( USERT_RX_DMA->RX_BUFF_Inx == 0)  //如果当前是第0个缓存接收
   {
//得到缓存长度--------------------------
USERT_RX_DMA->RX_BUFF0_Size = USART_IrrG_DMA_BUFF_LEN - DMA_GetCurrDataCounter(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USART_RX_DMA_Channel);
USERT_RX_DMA->RX_BUFF_Inx = 1 ; //设置缓存1 接收数据
   }
   else if( USERT_RX_DMA->RX_BUFF_Inx == 1)
   {
//得到缓存长度--------------------------
USERT_RX_DMA->RX_BUFF1_Size = USART_IrrG_DMA_BUFF_LEN - DMA_GetCurrDataCounter(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USART_RX_DMA_Channel);
USERT_RX_DMA->RX_BUFF_Inx = 0 ; //设置缓存1 接收数据
   }

   if( USERT_RX_DMA->RX_BUFF_Comple == 0x03 )  //如果缓存0 缓存1 都接收满
   {
   USERT_RX_DMA->RX_BUFF_Err = 1 ;  //错误缓存满标记
   }
   else //正常则开启 DMA接收
   {
USART_RX_DMA_START(USERT_RX_DMA);  //开启DMA
   }
}
}[/mw_shl_code]

此函数必须在对应的串口中断中调用，起作用是用于判断及设置双缓存状态及切换缓存。无需修改，直接调用。

3、DMA中断函数
[mw_shl_code=c,true]
void  USART_RX_DMA_DMA_IRQ(USART_RX_BUFF * USERT_RX_DMA)  //必须在DMA中断函数中调用
{
if( DMA_GetFlagStatus(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->DMA_FLAG_TC) != RESET)
{
   DMA_ClearFlag(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->DMA_FLAG_TC);  //清楚接收完成标记

   //标记缓存接收完成--------------------------------------------------
USERT_RX_DMA->RX_BUFF_Comple |= (0X01<<USERT_RX_DMA->RX_BUFF_Inx );  //标记缓存接收完成

   if( USERT_RX_DMA->RX_BUFF_Inx == 0)  //如果当前是第0个缓存接收
   {
//得到缓存长度--------------------------
USERT_RX_DMA->RX_BUFF0_Size = USART_IrrG_DMA_BUFF_LEN - DMA_GetCurrDataCounter(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USART_RX_DMA_Channel);
USERT_RX_DMA->RX_BUFF_Inx = 1 ; //设置缓存1 接收数据
   }
   else if( USERT_RX_DMA->RX_BUFF_Inx == 1)
   {
//得到缓存长度--------------------------
USERT_RX_DMA->RX_BUFF1_Size = USART_IrrG_DMA_BUFF_LEN - DMA_GetCurrDataCounter(USERT_RX_DMA->USERT_Irregular_DMA->USART_RX_DMA_Channel);
USERT_RX_DMA->RX_BUFF_Inx = 0 ; //设置缓存1 接收数据
   }

   if( USERT_RX_DMA->RX_BUFF_Comple == 0x03 )  //如果缓存0 缓存1 都接收满
   {
   USERT_RX_DMA->RX_BUFF_Err = 1 ;  //错误缓存满标记
   }
   else //正常则开启 DMA接收
   {
USART_RX_DMA_START(USERT_RX_DMA);  //开启DMA
   }
}
}
[/mw_shl_code]

必须在串口中断中调用！此函数与串口中断函数功能一致，用于设置双缓存当前状态及切换缓存。无需修改直接调用。

三、应用例子
先定义一个 USERT_Irregular_DMA_typ 结构体，用于加载此双缓存的硬件信息。本例子此结构体定义如下：
[mw_shl_code=c,true]const  USERT_Irregular_DMA_typ  USERT_Irregular_DMA  =
{
115200,
   RCC_APB2Periph_USART1,
   USART1,
   USART1_IRQn,
   RCC_APB2Periph_GPIOA,
   GPIOA,
   GPIO_Pin_10,
   GPIOA,
   GPIO_Pin_9,
   DMA1_Channel5,
DMA1_Channel5_IRQn,
   DMA1_FLAG_TC5,
};[/mw_shl_code]

声明保存在FLASH中，用于节约SRAM

再定义一个 USART_RX_BUFF 结构体，并把刚才定义的 USERT_Irregular_DMA 变量加载到结构体中（如果一个个赋值太麻烦），本例子定义如下：
[mw_shl_code=c,true]USART_RX_BUFF USRT_RX_buff = {       //串口 DMA接收不定长数据对象
0,
   0,
   0,
   0,
   0,
   0,
{0},
   0,
{0},
   &USERT_Irregular_DMA ,
};[/mw_shl_code]

前5个成员变量用于表示双缓存状态，这里全设为0，接下来4个成员分别为对应缓存接收到的数据长度及接收缓存。最后加载双缓存硬件数据结构体。

主程序如下：
[mw_shl_code=c,true]int main(void)
{
volatile u16  i = sizeof(USART_RX_BUFF) ;       //用于查看变量所用SRAM 大小
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
delay_init();
USART_DMA_Init(&USRT_RX_buff) ;
while(1)
{
  if(USRT_RX_buff.RX_BUFF_Comple > 0)
{
   if(USRT_RX_buff.RX_BUFF_Comple&0x01)
{
   //数据处理-------------------------------------------------------------------
   printf("缓存0已接收完毕 ") ;
printf("接收数据长度为：%d ",USRT_RX_buff.RX_BUFF0_Size);
printf("数据为： %s ",USRT_RX_buff.RX_BUFF0) ;
//----------------------------------------------------------------------------
USART_DMA_CLR_BUFF(&USRT_RX_buff.RX_BUFF0[0],0,USART_IrrG_DMA_BUFF_LEN) ; //清空缓存
USRT_RX_buff.RX_BUFF_Comple &=~0x01 ; //清楚接收完成标记
}

if(USRT_RX_buff.RX_BUFF_Comple&0x02)
{
   //数据处理-----------------------------------------------------
   printf("缓存1已接收完毕 ") ;
printf("接收数据长度为：%d ",USRT_RX_buff.RX_BUFF1_Size);
printf("数据为： %s ",USRT_RX_buff.RX_BUFF1) ;
//--------------------------------------------------------------
USART_DMA_CLR_BUFF(&USRT_RX_buff.RX_BUFF1[0],0,USART_IrrG_DMA_BUFF_LEN) ; //清空缓存
USRT_RX_buff.RX_BUFF_Comple &=~0x02 ; //清楚接收完成标记
}
if(USRT_RX_buff.RX_BUFF_Err > 0 ) //如果双缓存溢出了接收数据过长缓存开小了
{
   USRT_RX_buff.RX_BUFF_Err  = 0 ; //清楚错误标记
printf(" 错误！双缓存溢出!    接收数据过长或者双缓存太小 ") ;
   //开启DMA  -----------------
   USART_RX_DMA_START(&USRT_RX_buff); //必须要手动开启否则无法运行
}
}
}
}

void DMA1_Channel5_IRQHandler(void) //DMA 中断函数
{
USART_RX_DMA_DMA_IRQ(&USRT_RX_buff) ;
}

void USART1_IRQHandler(void)             //串口1中断服务程序
{
  USART_RX_DMA_USART_IRQ(&USRT_RX_buff) ;
}
[/mw_shl_code]

这里变量i 用于指示变量 USART_RX_BUFF 占用 SAM大小。
串口中断函数及DMA中断函数写在 main.c 文件中是用于方便提示两个函数的调用
注意！
  如果接收到的数据长度大于单个缓存长度，则双缓存会关闭，必须要手动开启才能继续运行。这里只把单个缓存长度设为40字节也是为了方便测试出这个情况。

工程代码：