目錄

• USART3_DR的地址

• DMA的通道

• DMA的中斷

• USART接收回調(diào)函數(shù)

• 頭文件源碼

• DMA的基本配置

• 環(huán)形隊(duì)列接收數(shù)據(jù)

• 函數(shù)原型

• 參考用例

• 總結(jié)

硬件：stm32f103cbt6
軟件：STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0

DMA，直接內(nèi)存存取，可以用它的雙手釋放CPU的靈魂，所以，本文通過(guò)USART3進(jìn)行串口收發(fā)，接受使用DMA的方式，無(wú)需CPU進(jìn)行干預(yù)，當(dāng)接受完成之后，數(shù)據(jù)可以直接從內(nèi)存的緩沖區(qū)讀取，從而減少了CPU的壓力。

具體的代碼實(shí)現(xiàn)如下：

• usart_driver.h ?封裝了接口，數(shù)據(jù)接收回調(diào)函數(shù)類(lèi)型，基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等；
• usart_driver.c ?函數(shù)原型實(shí)現(xiàn)，中斷服務(wù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)等；

拷貝這兩個(gè)文件即可，可以根據(jù)目錄下的參考用例，進(jìn)行初始化。

頭文件usart_driver.h已經(jīng)聲明了外部函數(shù)可能用到的接口；

USART3_DR的地址

因?yàn)?code style="font-size: 14px;overflow-wrap: break-word;padding: 2px 4px;border-radius: 4px;margin-right: 2px;margin-left: 2px;background-color: rgba(27, 31, 35, 0.05);font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;word-break: break-all;color: rgb(239, 112, 96);">USART3接收到數(shù)據(jù)會(huì)存在DR寄存器中，而DMA控制器則負(fù)責(zé)將該寄存器中的內(nèi)容一一搬運(yùn)到內(nèi)存的緩沖區(qū)中（比如你定義的某個(gè)數(shù)組中），所以這里需要告訴DMA控制去哪里搬運(yùn)，因此需要設(shè)置USART3_DR的總線地址。

USART3的基址如下圖所示；

DR寄存器的偏移地址如下圖所示；

所以最終地址為：0x40004800 + 0x004#define USART_DR_Base 0x40004804

DMA的通道

因?yàn)橛泻芏嗤庠O(shè)都可以使用DMA，比如ADC，I2C，SPI等等，所以，不同的外設(shè)就要選擇屬于自己的DMA通道，查找參考手冊(cè)；

因此USART3_RX在這里會(huì)使用DMA1的通道3，這都是硬件上已經(jīng)預(yù)先分配好的，我們需要遵循這個(gè)規(guī)則。所以在代碼中我們做出相應(yīng)的定義；如下所示；

#define?USART_Rx_DMA_Channel????DMA1_Channel3

DMA的中斷

DMA支持三種中斷：傳輸過(guò)半，傳輸完成，傳輸出錯(cuò)；

因此在使用是相當(dāng)安全也相當(dāng)靈活，而本文只是用了傳輸完成中斷；如下定義了，傳輸完成中斷的標(biāo)志位，DMA1_FLAG_TC3也就對(duì)應(yīng)了圖中的TCIF；

#define?USART_Rx_DMA_FLAG???????DMA1_FLAG_TC3

USART接收回調(diào)函數(shù)

在STM32的HAL中封裝了大量外設(shè)的回調(diào)函數(shù)，使用起來(lái)十分方便，但是標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中則沒(méi)有這樣的做法，但是這里我們可以自己實(shí)現(xiàn)，rx_cbk就是回調(diào)，即串口數(shù)據(jù)接收完成就會(huì)執(zhí)行已經(jīng)注冊(cè)的回調(diào)函數(shù)；

typedef?void?(*rx_cbk)(void*?args);

通過(guò)使用接口usart_set_rx_cbk進(jìn)行回調(diào)函數(shù)的注冊(cè)，pargs為將傳遞的參數(shù)指針；

void?usart_set_rx_cbk(uart_mod_t?*pmod,?rx_cbk?pfunc,void?*pargs);

頭文件源碼

#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的配置在函數(shù)dma_init中；

static?void?dma_init(void)

已經(jīng)定義了數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，如下：

uint8_t?RxBuffer[USART_BUF_SIZE]?=?{?0?};

因此需要在DMA的配置中設(shè)置USART_DR的地址，和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的地址，以及兩者的大?。贿€有就是數(shù)據(jù)流向；

• 寄存器流向內(nèi)存；
• 內(nèi)存流向寄存器；這個(gè)需要搞清楚；相關(guān)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表示，外設(shè)作為源地址，數(shù)據(jù)是從外設(shè)寄存器流向內(nèi)存，即DMA會(huì)把數(shù)據(jù)從地址USART_DR_Base搬運(yùn)到RxBuffer去。如果這個(gè)地方搞錯(cuò)，會(huì)導(dǎo)致RxBuffer始終沒(méi)有你想要的數(shù)據(jù)。

環(huán)形隊(duì)列接收數(shù)據(jù)

線性緩沖區(qū)會(huì)因?yàn)榫彌_器接收數(shù)據(jù)已滿導(dǎo)致無(wú)法繼續(xù)接收的問(wèn)題；而環(huán)形隊(duì)列進(jìn)行接收的話，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行覆蓋，這樣一來(lái)，在讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，也要配置一個(gè)環(huán)形隊(duì)列進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，下面的配置是把DMA配置為循環(huán)模式；

DMA_InitStructure.DMA_Mode?=?DMA_Mode_Circular;

在結(jié)構(gòu)體user_uart_mod中，則用兩個(gè)變量分別指向隊(duì)首head和隊(duì)尾tail；具體數(shù)據(jù)的讀取在函數(shù)USART3_IRQHandler中，會(huì)把數(shù)據(jù)從內(nèi)存的RxBuffer讀取到結(jié)構(gòu)體user_uart_mod的成員變量rx_buf中；最終調(diào)用回調(diào)函數(shù)。

函數(shù)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]?&&?i?128){
??usart_send_char(usart_tx_buf[i]);???
??i++;
?}?
????usart_send_char('\0');
?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

參考用例

這里需要調(diào)用usart_init，并設(shè)置回調(diào)函數(shù)，如果不設(shè)置，則不會(huì)執(zhí)行回調(diào)。

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);
}

總結(jié)

本文簡(jiǎn)單介紹了基于STM32基于DMA，利用串口空閑中斷進(jìn)行串口數(shù)據(jù)接收的具體配置和實(shí)現(xiàn)方法，代碼基于標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)3.5版本；
因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)庫(kù)ST目前已經(jīng)不再更新，并且ST提供了cubemx工具可以進(jìn)行基于HAL庫(kù)和LL庫(kù)的外設(shè)快速配置，從而簡(jiǎn)化大量工作；當(dāng)然為了不掉頭發(fā)感覺(jué)擼寄存器也不錯(cuò)，最終適合自己的才是最好的。