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STM32F103 串口 +DMA中斷實作資料收發

2020-11-14 17:59:28 軟體設計

串口DMA系列文章一共兩篇,分別是利用DMA + 空閑中斷實作不定長資料的收發,另一篇是使用DMA中斷實作定長資料的收發,文章鏈接如下:
01 STM32F103 串口DMA + 空閑中斷 實作不定長資料收發
02 STM32F103 串口 +DMA中斷實作資料收發

文章目錄

  • 1. 代碼講解
    • 1.1 uart_dma.c
    • 1.2 uart_dma.h
    • 1.3 main.c
    • 1.4 stm32f10x_it.c
    • 1.5 效果演示

上一篇串口DMA + 空閑中斷 實作不定長資料收發
講了 串口 + DMA空閑中斷實作不定長資料收發的功能,除了利用空閑中斷實作資料收發,還可以利用DMA的中斷實作資料的收發,不同之處是后者不能實作不定長資料的接收,本文講解DMA中斷的方式實作資料的收發,

1. 代碼講解

1.1 uart_dma.c

使用DMA的中斷時,無需配置串口的中斷

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include "stm32f10x_usart.h"
#include "stm32f10x_dma.h"
#include "misc.h"

#include "systick.h"
#include "uart_dma.h"

uint8_t uart1RecvData[32] = {0};    // 接收資料緩沖區
uint8_t uart1RecvFlag = 0;          // 接收完成標志位
uint8_t uart1RecvLen = 0;           // 接收的資料長度

uint8_t uart1SendData[32] = {0};    // 發送資料緩沖區
uint8_t uart1SendFlag = 0;          // 發送完成標志位


/* 串口1 GPIO引腳初始化 */
void Uart1GpioInit(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);   // 使能GPIOA時鐘
	
	/************ ↓ RS485 相關 ↓ ************/
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);   // 使能GPIOD時鐘
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;    // 輸入輸出使能引腳 推挽輸出
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = UART1_EN_PIN;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(UART1_EN_PORT, &GPIO_InitStruct);     // PD1
    Uart1RxEnable();    // 初始化接收模式
    /************ ↑ RS485 相關 ↑ ************/
    
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;    // TX 推挽輸出
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = UART1_TX_PIN;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(UART1_TX_PORT, &GPIO_InitStruct);     // PA9
    
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;      // RX上拉輸入
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = UART1_RX_PIN;
    GPIO_Init(UART1_RX_PORT, &GPIO_InitStruct);     // PA10
    

}

/************ ↓ RS485 相關 ↓ ************/
/* 使能485發送 */
void Uart1TxEnable(void)
{
    GPIO_WriteBit(UART1_EN_PORT, UART1_EN_PIN, Bit_SET);    // 485的使能引腳,高電平為使能發送
    Delay_ms(5);
}

/* 使能485接收 */
void Uart1RxEnable(void)
{
    GPIO_WriteBit(UART1_EN_PORT, UART1_EN_PIN, Bit_RESET);  // 485的使能引腳,低電平為使能發送
    Delay_ms(5);
}
/************ ↑ RS485 相關 ↑ ************/

/* 串口1配置 9600 8n1 */
void Uart1Config(void)
{
    USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
    
    USART_DeInit(USART1);   // 暫存器恢復默認值
    
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);  // 使能串口時鐘
    
    /* 串口引數配置 */
    USART_InitStruct.USART_BaudRate = BAUD_RATE;            // 波特率:9600
    USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;    // 無流控
    USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;    // 收發
    USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;                // 無校驗位 
    USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;             // 1個停止位
    USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;        // 8個資料位
    USART_Init(USART1, &USART_InitStruct);
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);  // 使能串口
      
    /* 串口DMA配置 */
    DMA_DeInit(DMA1_Channel4);  // DMA1 通道4,暫存器復位
    DMA_DeInit(DMA1_Channel5);  // DMA1 通道5,暫存器復位
    
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);  // 使能 DMA1 時鐘
    
    // RX DMA1 通道5
    DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = sizeof(uart1RecvData);      // 定義了接收的最大長度
    DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;             // 串口接收,方向是外設->記憶體
    DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;                   // 本次是外設到記憶體,所以關閉記憶體到記憶體
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)uart1RecvData;// 記憶體的基地址,要存盤在哪里
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;// 記憶體資料寬度,按照位元組存盤
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;        // 記憶體遞增,每次串口收到資料存在記憶體中,下次收到自動存盤在記憶體的下一個位置
    DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;                  // 正常模式
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = USART1_BASE + 0x04; // 外設的基地址,串口的資料暫存器
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;    // 外設的資料寬度,按照位元組存盤,與記憶體的資料寬度一致
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;   // 接收只有一個資料暫存器 RDR,所以外設地址不遞增
    DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High;            // 優先級
    DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStruct);
    
    // TX DMA1 通道4  
    DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 0;                          // 發送緩沖區的大小,初始化為0不發送
    DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;             // 發送是方向是外設到記憶體,外設作為目的地
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr =(uint32_t)uart1SendData; // 發送記憶體地址,從哪里發送
    DMA_Init(DMA1_Channel4, &DMA_InitStruct);
     
    USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Tx | USART_DMAReq_Rx, ENABLE);// 使能DMA串口發送和接受請求
  
    DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE);     // 使能接收
    DMA_Cmd(DMA1_Channel4, DISABLE);    // 禁止發送
    
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                             // 使能
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  // 搶占優先級
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;                // 子優先級
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel4_IRQn;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);     // 嵌套向量中斷控制器初始化
    
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel5_IRQn;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);     // 嵌套向量中斷控制器初始化
    
    DMA_ITConfig(DMA1_Channel4, DMA_IT_TC, ENABLE);
    DMA_ITConfig(DMA1_Channel5, DMA_IT_TC, ENABLE);
}

/* 清除DMA的傳輸數量暫存器 */
void uart1DmaClear(void)
{
    DMA_Cmd(DMA1_Channel5, DISABLE);    // 關閉 DMA1_Channel5 通道
    DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel5, sizeof(uart1RecvData));   // 重新寫入要傳輸的資料數量
    DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE);     // 使能 DMA1_Channel5 通道
}

/* 串口1發送陣列 */
void uart1SendArray(uint8_t *arr, uint8_t len)
{
    if(len == 0)
      return;
    
    uint8_t sendLen = len>sizeof(uart1SendData) ? sizeof(uart1SendData) : len;
    
    /************ ↓ RS485 相關 ↓ ************/
    Uart1TxEnable();    // 使能發送
    /************ ↑ RS485 相關 ↑ ************/
    
    while (DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel4));  // 檢查DMA發送通道內是否還有資料
    if(arr) 
      memcpy(uart1SendData, arr, sendLen);
    
    // DMA發送資料-要先關 設定發送長度 開啟DMA
    DMA_Cmd(DMA1_Channel4, DISABLE);
    DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel4, sendLen);   // 重新寫入要傳輸的資料數量
    DMA_Cmd(DMA1_Channel4, ENABLE);     // 啟動DMA發送    
}

1.2 uart_dma.h

#ifndef _UART_DAM_H_
#define _UART_DMA_H_

#include <stdint.h>

#define UART1_TX_PORT   GPIOA
#define UART1_TX_PIN    GPIO_Pin_9
#define UART1_RX_PORT   GPIOA
#define UART1_RX_PIN    GPIO_Pin_10
#define UART1_EN_PORT   GPIOD
#define UART1_EN_PIN    GPIO_Pin_1
#define BAUD_RATE       (9600)

extern uint8_t uart1RecvData[32];
extern uint8_t uart1RecvFlag;
extern uint8_t uart1RecvLen;
extern uint8_t uart1SendFlag;

void Uart1GpioInit(void);
void Uart1Config(void);
void uart1DmaClear(void);
void uart1SendArray(uint8_t *arr, uint8_t len);

/************ ↓ RS485 相關 ↓ ************/
void Uart1RxEnable(void);
void Uart1TxEnable(void);
/************ ↑ RS485 相關 ↑ ************/

#endif  /* uart_dma.h */

1.3 main.c

#include "uart_dma.h"
#include "misc.h"

int main()
{ 
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);  // 設定中斷優先級分組
    
    /************ ↓ RS485 相關 ↓ ************/ 
    SysTickInit();          // 嘀嗒計時器初始化,沒用485可以省去
    /************ ↑ RS485 相關 ↑ ************/
    
    Uart1GpioInit();	// 串口GPIO初始化
    Uart1Config();		// 串口和DMA配置

    while(1)
    {     
        if(uart1RecvFlag == 1)	// 接收到資料
        {
            uart1RecvFlag = 0;  // 接收標志清空
            uart1DmaClear();    // 清空DMA接收通道
            uart1SendArray(uart1RecvData, uart1RecvLen);        // 使用DMA發送資料
            memset(uart1RecvData, '\0', sizeof(uart1RecvData)); // 清空接識訓沖區
        }
        
        if(uart1SendFlag == 1)
        {
            uart1SendFlag = 0;  // 清空發送標志   
            Uart1RxEnable();    // 發送完成打開接收
        }
    }
}

1.4 stm32f10x_it.c

#include "stm32f10x_it.h"
#include "stm32f10x_usart.h"
#include "stm32f10x_dma.h"

#include "uart_dma.h"

void DMA1_Channel4_IRQHandler(void)		// 串口1 DMA發送中斷處理函式
{
    if(DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC4) != RESET)
    {
        DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC4);    // 清除傳輸完成中斷標志位	
        DMA_Cmd(DMA1_Channel4, DISABLE);       // 關閉DMA
        DMA1_Channel4->CNDTR=0;                // 清除資料長度
        uart1SendFlag = 1;                     // 設定發送完成事件
    }
}

void DMA1_Channel5_IRQHandler(void)  // 串口1 DMA接收中斷處理函式
{
    if(DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC5) != RESET)
    {
        DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC5);   // 清除傳輸完成中斷標志位	
        uart1RecvFlag = 1;				      // 置接收完成標志位
        uart1RecvLen = sizeof(uart1RecvData) - DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel5);// 總的buf長度減去剩余buf長度,得到接收到資料的長度
    }
}

1.5 效果演示

使用串口除錯助手作為上位機查看代碼的執行結果如下圖,本文中定義的接收和發送緩沖區的大小均為 32位元組,從圖中可以看出,當傳輸的發送的位元組數 <32 時,并不會立即產生傳輸完成中斷,只有當傳輸的位元組數為32【>32后面的被丟棄】時,才會產生接收完成中斷,所以如果使用DMA中斷需要滿足每次回復的資料都是固定長度的,沒有空閑中斷靈活,
在這里插入圖片描述
在DMA學習程序中有什么問題,歡迎在評論區一起交流學習,

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