stm32使用串口如何让CPU最大程度的减轻载荷(配合DMA接收不定长数据)附源码

ID:255072 · 发表于 2018-11-1 16:16

STM32如何使用串口1配合DMA接收不定长数据，让CPU最大程度的减轻载荷。

最近经常看见坛友在论坛上问串口接收的问题，我之前刚好由于项目需要用到PLC的PPI协议，需要不停地利用串口接收数据，一开始的时候采用单字节中断的方式接收判断。但是用来做通信的时候需要不停的产生串口接收中断，会严重影响主程序的运行。

后来采用DMA接收的方式，但是一般情况下配置的DMA都是接定长的串口数据，对于未知长度的串口数据接收并不适用。后来在网上发现了一种方法可以利用串口的空闲中断+DMA接收的方法完美解决此类问题，特别适用于不需要每个就收字节都判断的串口数据接收，下面说一下事实现思路和程序。

　　实现思路：采用STM32F103的串口1，并配置成空闲中断模式且使能DMA接收，并同时设置接收缓冲区和初始化DMA。那么初始化完成之后，当外部给单片机发送数据的时候，假设这帧数据长度是100个字节，那么在单片机接收到一个字节的时候并不会产生串口中断，而是DMA在后台把数据默默地搬运到你指定的缓冲区里面。当整帧数据发送完毕之后串口才会产生一次中断，此时可以利用DMA_GetCurrDataCounter();函数计算出本次的数据接受长度，从而进行数据处理。

　　应用对象：适用于各种串口相关的通信协议，如：MODBUS，PPI ;还有类似于GPS数据接收解析，串口WIFI的数据接收等，都是很好的应用对象。

关键代码分析：

usart.H
#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "stdio.h"
#include "sys.h"
#define DMA_Rec_Len 200 //定义一个长度为200个字节的数据缓冲区。（建议定义的长度比你可能接收到的最长单帧数据长度长！）
void uart_init(u32 bound);
void MYDMA_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx);
#endif
usart.C
//初始化IO 串口1
//bound:波特率
void uart_init(u32 bound)
{
//GPIO端口设置
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //使能USART1，GPIOA时钟
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); //使能DMA传输
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);//使能USART2时钟
USART_DeInit(USART1); //复位串口1
//USART1_TX PA.9
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化PA9
//USART1_RX file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gifA.10
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化PA10
//Usart1 NVIC 配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器
//USART 初始化设置
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//一般设置为9600;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl =USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);//开启空闲中断
USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Rx,ENABLE); //使能串口1 DMA接收
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口
//相应的DMA配置
DMA_DeInit(DMA1_Channel5); //将DMA的通道5寄存器重设为缺省值串口1对应的是DMA通道5
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&USART1->DR; //DMA外设ADC基地址
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)DMA_Rece_Buf; //DMA内存基地址
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //数据传输方向，从外设读取发送到内存
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = DMA_Rec_Len; //DMA通道的DMA缓存的大小
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外设地址寄存器不变
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //内存地址寄存器递增
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; //数据宽度为8位
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //数据宽度为8位
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; //工作在正常缓存模式
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //DMA通道 x拥有中优先级
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //DMA通道x没有设置为内存到内存传输
DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStructure); //根据DMA_InitStruct中指定的参数初始化DMA的通道
DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE); //正式驱动DMA传输
}
//串口中断函数
void USART1_IRQHandler(void) //串口1中断服务程序
{
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET) //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
{
USART_ReceiveData(USART1);//读取数据注意：这句必须要，否则不能够清除中断标志位。
Usart1_Rec_Cnt =DMA_Rec_Len-DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel5); //算出接本帧数据长度
//***********帧数据处理函数************//
printf ("Thelenght:%d\r\n",Usart1_Rec_Cnt);
printf ("The data:\r\n");
Usart1_Send(DMA_Rece_Buf,Usart1_Rec_Cnt);
printf ("\r\nOver! \r\n");
//*************************************//
USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_IDLE); //清除中断标志
MYDMA_Enable(DMA1_Channel5); //恢复DMA指针，等待下一次的接收
}
}