STM32基础分析——USART的DMA模式
有关USART的DMA传输模式，其基本的概念和配置，网上有很多博客和教程都有，这里不再赘述，只是记录一下比较容易忽视而造成调试不通的问题。
1. 串口发送和接收分属两个DMA通道
一般方式操作串口时，读写数据都是只操作DR（数据寄存器），虽然它是由两个寄存器组成的，一个给发送用（TDR），一个给接收用（RDR），但是用户只能操作DR寄存。而DMA模式下，串口发送和接收分属两个DMA通道，需要单独配置。
分别配置的代码如下：
static void USART1_Tx_DMA_Config(void)
{
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel4_IRQn; // 配置DMA1_Channel4中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
DMA_DeInit(USART_TX_DMA_CHANNEL);
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); // 开启DMA时钟
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = USART_DR_ADDRESS; // 设置DMA源地址：串口数据寄存器地址
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)sendbuff; // 内存地址(要传输的变量的指针)
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST; // 方向：从内存到外设
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = CMD_NUM; // 传输大小
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; // 外设地址不增
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; // 内存地址自增
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; // 外设数据单位
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; // 内存数据单位
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; // DMA一次模式
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; // 优先级：中
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; // 禁止内存到内存的传输
DMA_Init(USART_TX_DMA_CHANNEL, &DMA_InitStructure); // 配置DMA通道DMA1_Channel4
DMA_ITConfig(USART_TX_DMA_CHANNEL,DMA_IT_TC,ENABLE);
DMA_Cmd (USART_TX_DMA_CHANNEL,DISABLE); // 关闭DMA
}
static void USART1_Rx_DMA_Config(void)
{
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
//注意，接收没使用接收DMA中断
// NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
//
// NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel5_IRQn;
// NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
// NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 4;
// NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
// NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
DMA_DeInit(USART_RX_DMA_CHANNEL);
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); // 开启DMA时钟
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = USART_DR_ADDRESS; // 设置DMA源地址：串口数据寄存器地址*/
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)rx_cmd; // 内存地址(要传输的变量的指针)
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; // 方向：外设到内存
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = CMD_NUM; // 传输大小
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; // 外设地址不增
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; // 内存地址自增
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; // 外设数据单位
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; // 内存数据单位
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; // DMA一次模式
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; // 优先级：中
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; // 禁止内存到内存的传输
DMA_Init(USART_RX_DMA_CHANNEL, &DMA_InitStructure); // 配置DMA通道DMA1_Channel5
// DMA_ITConfig(USART_RX_DMA_CHANNEL,DMA_IT_TC,ENABLE);
DMA_Cmd (USART_RX_DMA_CHANNEL,ENABLE); // 使能DMA
}
注意：在串口的基本配置当中要打开DMA传输模式，函数如下：
USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); // 开启串口发送DMA
USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Rx,ENABLE); // 开启串口接收DMA
2. 间隔单次传输
将DMA传输模式设置为Normal（一次传输），传输完成需要再次传输时，需要再次向DMA通道的传输数量寄存器（CNDTR）写入要传输的字节数。但是，在写入前，需要关闭DMA，写完CNDTR后再打开。
2.1 串口DMA发送
我的设计方法是在初始化的时候，默认先关闭发送DMA，在需要串口发送数据时，先配置CNDTR，再打开DMA，发送完成后进入中断函数，再关闭DMA。
void DMA1_Channel4_IRQHandler(void)
{
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC4);
DMA_Cmd(USART_TX_DMA_CHANNEL,DISABLE);
}
*********
//代码片段
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel4,(uint16_t)CMD_NUM); // 关于DMA单次传输，这条非常重要
DMA_Cmd (USART_TX_DMA_CHANNEL,ENABLE);
2.2 串口DMA接收
设计方法是：不启用DMA接收通道中断，而使用串口传输中断，在串口中断函数中对DMA处理。注意，一般串口中断我们采用的是接收中断USART_IT_RXNE，接收一次即中断一次。在DMA模式下要使用空闲中断USART_IT_IDLE，空闲中断是在检测到接收数据后，在数据总线上的一个字节时间内，如果没有接收到新的数据，则触发空闲中断，它是在串口的RXNE位被置位之后才开始检测。简单理解是，连续的一串数据发送完成之后，才触发空闲中断。
串口的CR1寄存器的IDLE位被硬件置1，必须采用软件将IDLE位清零才能避免反复进入空闲中断。具体的做法是先读取状态寄存器USART_SR，再读取数据寄存器USART_DR，完成后自动清除。需要注意的是，不能采用库函数USART_ClearFlag()或者USART_ClearItPending()来清除IDEL标志，因为这两个函数接收的中断标志位仅包括：
USART_FLAG_CTS: CTS Change flag (not available for UART4 and UART5).
USART_FLAG_LBD: LIN Break detection flag.
USART_FLAG_TC: Transmission Complete flag.
USART_FLAG_RXNE: Receive data register not empty flag.
同理，关闭DMA后，重置传输字节数，再开启DMA（因为串口一直要监测接收数据）。串口中断函数基础代码如下：
void USART1_IRQHandler(void)
{
uint32_t temp = 0;
if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_IDLE)!=RESET)
{
// temp = USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_IDLE); // 在判断时已经读取过一次
temp = USART_ReceiveData(USART1); // 必须添加这条语句
DMA_Cmd(USART_RX_DMA_CHANNEL,DISABLE);
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel5,(uint16_t)CMD_NUM);
DMA_Cmd(USART_RX_DMA_CHANNEL,ENABLE);
}
}
3. 疑问
实际上这里面还有一些隐含方式方法，感兴趣的可以尝试一下，欢迎分享。
- 现在采用的是串口中断来处理接收问题，是否可以采用DMA接收中断来处理数据接收？就如同DMA发送中断来处理发送数据一样。
4. 参考文献
- 《STM32F10X参考手册》
- 《32位基于ARM微控制器STM32F101xx与STM32F103xx 固件函数库》
- STM32的串口空闲中断
- STM32的串口采用DMA方式接收数据测试
- STM32使用串口IDLE中断的两种接收不定长数据的方式
