STM32基于HAL库使用串口+DMA 不定长接收数据学习记录

我这些博客都只是记录一下自己学习的内容，以及记录一些思考过的问题和疑惑的东西

这里的代码借鉴了一位博主的博客

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这里cubemx串口基础配置部分参考这一篇博客

（只配置了串口中断接收和printf重定向）

这一篇博客我们需要开启串口DMA接收

首先先说说DMA是什么

DMA（Direct Memory Access）直接内存访问，是一种允许硬件子系统在不经过中央处理单元（CPU）的直接控制下，独立于CPU自行访问系统内存的技术。使用DMA，数据可以更高效地在内存和硬件之间传输，大大减轻了CPU的负担。

DMA主要用于处理大量的数据传输。在没有DMA的情况下，数据传输需要CPU介入，CPU必须从源读取数据，然后将其写入到目标位置，这个过程消耗了大量的CPU资源。DMA通过允许外设直接读写内存，使CPU能够在数据传输过程中执行其他任务或进入低功耗模式，从而提高了系统的效率。

为什么要使用串口DMA接收

串口通信经常涉及到连续的数据流传输。在没有使用DMA的情况下，CPU需要不断地检查接收缓冲区是否有数据，然后读取数据，或者检查发送缓冲区是否空闲，然后发送数据。这种方式称为轮询（Polling），它会占用大量的CPU资源，尤其是在高速率数据传输或大量数据传输的情况下。

使用DMA进行串口通信时，CPU初始化DMA传输后便可以执行其他任务，直到整批数据传输完成后，DMA控制器会通过中断通知CPU。这样，大大提高了CPU的使用效率，也提高了数据传输的速率。

什么情况下使用DMA更好

在以下几种情况下使用DMA进行串口通信通常会更好：

高速数据传输：当有大量数据需要快速传输时，DMA可以节省大量CPU资源。

多任务系统：在需要同时执行多个任务的系统中，使用DMA可以让CPU更好地管理和执行其他任务，提高系统的整体效率。

实时系统 ：对于需要快速响应的实时系统，使用DMA能够确保数据传输的同时，CPU可以及时处理其他更加紧急的任务。

举个栗子

假设您正在开发一个涉及图像处理的嵌入式系统，该系统需要通过串口接收来自外部相机模块的大量图像数据。如果不使用DMA，CPU需要不断地从串口接收缓冲区读取数据，并将其存储到内存中，这将极大地降低处理图像算法的效率。通过使用DMA，数据直接从串口传输到指定的内存区域，无需CPU参与数据的具体传输过程，CPU就可以专注于处理图像数据，提高了数据处理效率和系统响应速度。

打开cubemx，在之前配置串口中断接收重定向后

然后生成代码

这里我以使用多个串口为例（USART1 和 USART3）

usart.h中

cpp 复制代码

/* USER CODE BEGIN Prototypes */

#define RX_BUFFER_SIZE 256

typedef struct {
    uint8_t RxBuffer[RX_BUFFER_SIZE];
    uint8_t RxData;
    uint16_t RxDataCnt;
}UART_RxTypeDef;

extern UART_RxTypeDef Uart1Rx;   // 为UART1声明外部结构体变量
extern UART_RxTypeDef Uart3Rx;   // 为UART3声明外部结构体变量

/* USER CODE END Prototypes */

usart.c中

cpp 复制代码

/* USER CODE BEGIN 0 */

UART_RxTypeDef Uart1Rx = {{0}, 0, 0};  // 为UART1初始化结构体
UART_RxTypeDef Uart3Rx = {{0}, 0, 0};  // 为UART3初始化结构体
// 重定向c库函数printf到huart1
int fputc(int ch, FILE *f) {
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
    return ch;
}
int fgetc(FILE *f)
{
  uint8_t ch = 0;
  HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 0xffff);
  return ch;
}
/* USER CODE END 0 */

main.h中

cpp 复制代码

/* USER CODE BEGIN Includes */
	
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#include "usart.h"
/* USER CODE END Includes */

usart.c末尾处

cpp 复制代码

/* USER CODE BEGIN 1 */

void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{
	
    if (huart->Instance == USART1)
    {
        Uart1Rx.RxDataCnt = RX_BUFFER_SIZE - __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx);
		if(Uart1Rx.RxBuffer[Uart1Rx.RxDataCnt - 2] == '\r' && Uart1Rx.RxBuffer[Uart1Rx.RxDataCnt - 1] == '\n')
		{

			HAL_UART_Transmit(&huart1, Uart1Rx.RxBuffer, Uart1Rx.RxDataCnt,0xFFFF);
		}
    }
	
	if (huart->Instance == USART3)
    {
        Uart3Rx.RxDataCnt = RX_BUFFER_SIZE - __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart3_rx);
		if(Uart3Rx.RxBuffer[Uart3Rx.RxDataCnt - 2] == '\r' && Uart3Rx.RxBuffer[Uart3Rx.RxDataCnt - 1] == '\n')
		{
			
			HAL_UART_Transmit(&huart3, Uart3Rx.RxBuffer, Uart3Rx.RxDataCnt,0xFFFF);
		}
    }
}


/* USER CODE END 1 */

main.c 串口初始化后添加

cpp 复制代码

HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1,Uart1Rx.RxBuffer,RX_BUFFER_SIZE);
HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart3,Uart3Rx.RxBuffer,RX_BUFFER_SIZE);

在stm32f1xx_it.c中

串口中断函数

usart1

添加

cpp 复制代码

  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart1,Uart1Rx.RxBuffer,RX_BUFFER_SIZE);

  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */

usart3

添加

cpp 复制代码

  /* USER CODE BEGIN USART3_IRQn 1 */
HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart3,Uart3Rx.RxBuffer,RX_BUFFER_SIZE);
  /* USER CODE END USART3_IRQn 1 */

如果还有其他的串口步骤与上面一致添加或者减少

烧录代码后测试成功：

实现接收不定长数据

STM32基于HAL库使用串口+DMA 不定长接收数据 学习记录

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