STM32CubeMx使用STM32F4系列芯片实现串口DMA接收

本期目标

知晓DMA在系统框架下如何与串口配合
熟悉STM32CubeMx的相关配置及其意义
学习使用DMA将串口接受到的数据存入SRAM中

本文会通过底层寄存器原理配合代码讲解 DMA 与 串口接收全流程，小白也能看懂！

DMA与串口配合原理（不想了解可跳到STM32CubeMx配置）

串口接受数据流程

当通信的设备i传来数据时， RX引脚会接受到数据，然后数据被寄存器传输到Data register 寄存器，等待CPU或者DMA将数据取走

CPU会在这里一直查询或者是一个中断去DR寄存器里将数据取走，但是这样是非常占用CPU时间的

如果使用DMA的话， CPU就不用去管DR寄存器里面的值，只要串口传来了数据， DMA就会把DR寄存器里面的值一个字节一个字节的取走

那么DMA如何知道DR寄存器里有没有值？

DMA_Request

串口在产生数据以后，会发送一个DMA_Request的请求

接收到这个请求后DMA就会寻址找到DR寄存器，然后搬走数据

DMAR寄存器

当这个位被软件置位的时候

当串口来数据了，就会发送DMA request

DM就会去DR寄存器将数据给拿走

如果UART挂载在了APB2总线上

那么DMA就可以不走里面直接从外面拿到数据再存入SRAM里

这样CPU就可以不被搬运数据的活给"困扰" ，解放更多的生产力去干别的事情，比如说访问其他外设，也可以访问SRAM

STM32CubeMx配置

步骤一

设置时钟

步骤二

配置串口

使能中断

设置Request

这样USART接受到数据的时侯，就会向DMA发送请求， DMA就会过来取走数据

因为操纵的是一位寄存器，所以不需要勾上

但是数组地址需要递增所以Memroy需要勾上

Fifo的作用是缓存数据，假如DMA在访问Memroy的时候， CPU正在占用Memory ，导致DMA的数据无法正常搬运而堵塞，就可能导致数据丢失，而Fifo的作用就是将这一部分被堵塞的数据缓存下来，等到CPU释放了Memory ，再把数据取出来正常搬运

具体可以参考这篇文章

认识芯片架构图和总线矩阵以及FIFO的作用-CSDN博客

步骤三

点击生成代码

Keil部分

cpp 复制代码

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_DMA_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

此处完成了初始化

cpp 复制代码

static void MX_DMA_Init(void)
{

  /* DMA controller clock enable */
  __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();

  /* DMA interrupt init */
  /* DMA2_Stream2_IRQn interrupt configuration */
  HAL_NVIC_SetPriority(DMA2_Stream2_IRQn, 0, 0);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA2_Stream2_IRQn);

}

此处完成了DMA的中断

打开Functions

想要实现DMA串口接受，可以在这里找到对应的函数

cpp 复制代码

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)

将其复制

cpp 复制代码

uint8_t receive_data[20] = {0x00} ;

cpp 复制代码

  HAL_StatusTypeDef ret = 0 ;
  HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, receive_data, 20);

此时就已经可以开始接受了

调试

添加receive_data到观察窗口观察数据

也可以将其复制到Memory窗口观察

现在打开串口助手

编辑信息准备发送

接受到了数据

但是这里可以看到在反复发送后数据不会继续递增接着存储数据

这就是前面提到的设置了

因为CubeMx设置的是Normal模式

所以到了我们设置的20个字节存满后

地址不会继续递增

那么如果想实现一直循环接受的目的，就要再次对Cubemx进行设置

也可以将函数搬到while循环里

这样会一直重启DMA的接收

就可以达到一直接收的效果

但是今天的目标不仅经是知道API接口怎么使用，还要知晓其中原理

函数解析

点击函数按下F12跳转函数定义位置

cpp 复制代码

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
{
  /* Check that a Rx process is not already ongoing */
  if (huart->RxState == HAL_UART_STATE_READY)
  {
    if ((pData == NULL) || (Size == 0U))
    {
      return HAL_ERROR;
    }

    /* Process Locked */
    __HAL_LOCK(huart);

    /* Set Reception type to Standard reception */
    huart->ReceptionType = HAL_UART_RECEPTION_STANDARD;

    return (UART_Start_Receive_DMA(huart, pData, Size));
  }
  else
  {
    return HAL_BUSY;
  }
}

上一篇文章讲过DMA不论跟谁配合，结束后都会扔出三个回调出来

半满回调
全满回调
DMA erro 回调

通过STM32CubeMx使用STM32F4系列芯片的DMA中断发送数据翻转GPIO-CSDN博客

你需要向DMA注册回调，让系统知道你具体调用的是哪个回调

但是现在运行这个函数好像什么都办好了

cpp 复制代码

HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)

本质在下面这行代码

cpp 复制代码

   return (UART_Start_Receive_DMA(huart, pData, Size));

cpp 复制代码

 uint32_t *tmp;

  huart->pRxBuffPtr = pData;
  huart->RxXferSize = Size;

  huart->ErrorCode = HAL_UART_ERROR_NONE;
  huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;

  /* Set the UART DMA transfer complete callback */
  huart->hdmarx->XferCpltCallback = UART_DMAReceiveCplt;

  /* Set the UART DMA Half transfer complete callback */
  huart->hdmarx->XferHalfCpltCallback = UART_DMARxHalfCplt;

  /* Set the DMA error callback */
  huart->hdmarx->XferErrorCallback = UART_DMAError;

  /* Set the DMA abort callback */
  huart->hdmarx->XferAbortCallback = NULL;

  /* Enable the DMA stream */
  tmp = (uint32_t *)&pData;
  HAL_DMA_Start_IT(huart->hdmarx, (uint32_t)&huart->Instance->DR, *(uint32_t *)tmp, Size);

  /* Clear the Overrun flag just before enabling the DMA Rx request: can be mandatory for the second transfer */
  __HAL_UART_CLEAR_OREFLAG(huart);

  /* Process Unlocked */
  __HAL_UNLOCK(huart);

这个函数就在里面进行了前面所需要的操做，已经封装好了，无需你亲自动手

cpp 复制代码

  /* Set the UART DMA transfer complete callback */
  huart->hdmarx->XferCpltCallback = UART_DMAReceiveCplt;

这一行代码就是将这个回调函数挂载到了DMA的全满回调里

点开DMA的类定义不难看到挂载在其中的回调函数， XferCpltCallback就在其中，在传输完成之后进行回调

但是 UART_DMAReceiveCplt是串口的接收完成函数吗？

其实不是

点开Functions

这个函数才是

但是为什么说把UART_DMAReceiveCplt挂载在XferCpltCallback上就等于调用了这个函数

打开

UART_DMAReceiveCplt函数

往下翻可以看到其最终会调用这个函数

DMAR

这个就是前面提到的DMAR（忘记了或者没了解的可以点击左边目录跳转对应DMAR寄存器的部分）