STM32的DMA搬运串口数据

简介：

        最近在学习stm32的外设初始化过程中，学到DMA这个外设的时候，还是花费了不少时间，特此记录一下。

实验：配置DMA搬运UART1的数据 ，串口调试工具给单片机发送数据，然后单片机回发给串口调试工具。

一、DMA简介

        DMA：Direct memory access controller，即直接内存访问控制器，简单点来说，dma的功能就是将数据从A搬运到B,而不需要cpu的参与。A和B均可以是内存和外设。即有内存到内存、外设到外设、外设到内存、内存到外设四种情况。

       今天我们的实验用到的就是内存到外设的情况，和外设到内存的两种情况。参考手册上有寄存器说明，但是操作寄存器的工作有hal库帮我们做了，所以我们重点放在理解初始化dma的结构体上，配合代码，方便理解和上手，代码读懂了，在结合寄存器手册，思路就非常清晰了。

①stm32系统框图

从系统框图中可以看到，STM32有DMA1和DMA2，DMA1有7个通道，DMA2只有5个通道，且默认DMA1的优先级高于DMA2，也可以通过寄存器配置修改。

②DMA请求映射图和表

这个图和表在参考手册中都有，DMA章节的DMA request mapping小节中有。此处只是简单罗列，

可以看到串口UART1的收发对应的DMA1的通道5和通道4，故配置的时候选择通道4和通道5.

二、实验代码

实验内容：串口调试工具给单片机发送数据，单片机收到后回发给串口调试工具。

实验平台：野火指南者开发板

        其实这个功能不需要DMA也能完成，此处只是加了DMA来搬运数据的配置。

1.配置流程

①配置串口 ：

        将PA9和PA10配置成了串口1的输入输和串口中断优先级配置

 //完成配置：将PA9和PA10配置成了串口1的输入输和串口中断优先级配置
void USART1_Config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	// 打开串口GPIO的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	// 打开串口外设的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
 	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = DEBUG_USART_IRQ;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

	// 将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  // 将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	// 配置串口的工作参数
	// 配置波特率
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
	// 配置 针数据字长
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	// 配置停止位
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	// 配置校验位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
	// 配置硬件流控制
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	// 配置工作模式，收发一起
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
	// 完成串口的初始化配置
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);	
	//使能空闲中断
	USART_ITConfig(USART1,USART_IT_IDLE,ENABLE);
	// 使能串口
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);	    
}

②配置DMA:

 //配置目的：让dma将串口数据寄存器里面的内容搬运到ReceiveBuff里面

 //配置目的：让dma将串口数据寄存器里面的内容搬运到ReceiveBuff里面
void USART1_DMA_Config(void)
{
		DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
		
        // DMA挂接在AHB总线上，开启DMA是时钟
		RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
	    
		// 设置DMA源地址：串口数据寄存器地址*/
        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = USART1->DR;
		// 内存地址(要传输的变量的指针)
		DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)ReceiveBuff;
		// 方向：从外设到内存，即从	USART1->DR搬运到ReceiveBuff中
		DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
		// 传输大小	
		DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 5000;
		// 外设地址不增	    
		DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
		// 内存地址自增
		DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
		// 外设数据单位	
		DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
		// 内存数据单位
		DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;	 
		// DMA模式，一次或者循环模式
//		DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal ;
		DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;	
		// 优先级：中	
		DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; 
		// 禁止内存到内存的传输
		DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
		// 配置DMA通道		   
		DMA_Init(USART_TX_DMA_CHANNEL, &DMA_InitStructure);		
		// 使能DMA
		DMA_Cmd (USART_TX_DMA_CHANNEL,ENABLE);
}

③中断服务函数：

单片机收到串口1的数据后将其回发给串口调试工具

void USART1_IRQHandler(void)
{
	uint16_t t;
	if(USART_GetITStatus(DEBUG_USARTx,USART_IT_IDLE) == SET)          //检查中断是否发生
	{	
		DMA_Cmd(USART_TX_DMA_CHANNEL,DISABLE);                         //关闭DMA传输

		t = DMA_GetCurrDataCounter(USART_TX_DMA_CHANNEL);              //获取剩余的数据数量
		
        Usart_SendArray(DEBUG_USARTx,ReceiveBuff,RECEIVEBUFF_SIZE-t);       //向电脑返回数据（接收数据数量 = SENDBUFF_SIZE - 剩余未传输的数据数量）
		
		DMA_SetCurrDataCounter(USART_TX_DMA_CHANNEL,RECEIVEBUFF_SIZE);    //重新设置传输的数据数量

		DMA_Cmd(USART_TX_DMA_CHANNEL,ENABLE);                          //开启DMA传输
		
		USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);                              //读取一次数据，不然会一直进中断
		USART_ClearFlag(DEBUG_USARTx,USART_FLAG_IDLE);                //清除串口空闲中断标志位
	}
	
}

④主函数编写：

int main(void)
{

  /* 初始化USART */
  USART1_Config(); 

  /* 配置使用DMA模式 */
  USART1_DMA_Config();
  
 
  printf("rn串口调试工具发送数据到单片机，单片机回发给串口调试工具rn");
  
  /* USART1 向 DMA发出RX请求 */
  USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Rx, ENABLE);
 //用电脑向开发板串口发送数据，数据会返回到电脑。
  while(1)
  {

  }
}

⑤实验下载验证：

⑥总结

        其实DMA简单点理解就是和memcpy是一样的功能，只是memcpy需要cpu是搬运，而DMA帮cpu完成了这个搬运，所以cpu空下来了就可以干其他事情。其它的小细节还需要继续看手册。