串口DMA其實(shí)一點(diǎn)兒都不難

DMA一種在嵌入式實(shí)時(shí)任務(wù)處理中常用的功能。而UART發(fā)送數(shù)據(jù)包，使用DMA方式能大量減輕CPU處理的時(shí)間，使其CPU資源不被大量浪費(fèi)，尤其在UART收發(fā)大量數(shù)據(jù)包（如高頻率收發(fā)指令）時(shí)具有明顯優(yōu)勢。

一、簡述DMA

DMA：Direct Memory Access，直接內(nèi)存存取/訪問。簡單來說就是內(nèi)存RAM直接和其他設(shè)備（外設(shè)）進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，而不需要CPU參與的一種控制器。DMA它允許不同速度的硬件裝置來溝通，而不需要依賴于 CPU 的大量中斷負(fù)載。否則，CPU 需要從來源把每一片段的數(shù)據(jù)復(fù)制到緩存器，然后把它們再次寫回到新的地方。在這個(gè)過程中，CPU不能做其他的工作。

二、DMA的優(yōu)點(diǎn)

DMA在系統(tǒng)中的角色好比一個(gè)公司的員工，CPU好比是公司的老板。回到UART發(fā)送數(shù)據(jù)，同樣的道理，CPU只需要簡單的操作（“安排任務(wù)”），就可把一串?dāng)?shù)據(jù)包丟給DMA直接發(fā)送，最后發(fā)送完成，收到一個(gè)發(fā)送完成中斷，通知CPU發(fā)送完成即可。說到這里相信大部分人都明白了，老板可以親自開車或者坐飛機(jī)送快遞，完成這件事情，但會耽擱老板很多時(shí)間。同樣，如果我們使用UART自己發(fā)送，CPU就會不停仲裁發(fā)送結(jié)果，占據(jù)CPU大量資源。在RTOS中，特別是有大量任務(wù)需要處理的時(shí)候，UART使用DMA發(fā)送就會帶來很大方便。使用裸機(jī)運(yùn)行的相同，尤為突出。

三、實(shí)例代碼：DMA發(fā)送配置

本文使用STM32F4 MCU、標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫為例給大家簡單講述一下配置。

01

USART配置

USART（COM）宏定義：

/* COMM通信 */#define COMM_COM USART2#define COMM_COM_CLK RCC_APB1Periph_USART2#define COMM_COM_TX_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOD //UART TX#define COMM_COM_TX_PIN GPIO_Pin_5#define COMM_COM_TX_GPIO_PORT GPIOD#define COMM_COM_TX_SOURCE GPIO_PinSource5#define COMM_COM_TX_AF GPIO_AF_USART2#define COMM_COM_RX_GPIO_CLK RCC_AHB1Periph_GPIOD //UART RX#define COMM_COM_RX_PIN GPIO_Pin_6#define COMM_COM_RX_GPIO_PORT GPIOD#define COMM_COM_RX_SOURCE GPIO_PinSource6#define COMM_COM_RX_AF GPIO_AF_USART2#define COMM_COM_IRQn USART2_IRQn#define COMM_COM_Priority 9 //優(yōu)先級#define COMM_COM_BaudRate 115200 //波特率#define COMM_COM_IRQHandler USART2_IRQHandler //中斷函數(shù)接口(見stm32f4xx_it.c)

USART配置：

/************************************************函數(shù)名稱 ：USART_COMM_Configuration功 能 ：通信串口配置參 數(shù) ：無返 回 值 ：無作 者 ：strongerHuang*************************************************/void USART_COMM_Configuration(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; USART_InitTypeDef USART_InitStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
/* 時(shí)鐘配置 */ RCC_AHB1PeriphClockCmd(COMM_COM_TX_GPIO_CLK | COMM_COM_RX_GPIO_CLK, ENABLE); if((USART1 == COMM_COM) || (USART6 == COMM_COM)) RCC_APB2PeriphClockCmd(COMM_COM_CLK, ENABLE); else RCC_APB1PeriphClockCmd(COMM_COM_CLK, ENABLE);
/* 復(fù)用配置 */ GPIO_PinAFConfig(COMM_COM_TX_GPIO_PORT, COMM_COM_TX_SOURCE, COMM_COM_TX_AF); GPIO_PinAFConfig(COMM_COM_RX_GPIO_PORT, COMM_COM_RX_SOURCE, COMM_COM_RX_AF);
/* 引腳配置 */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = COMM_COM_TX_PIN; //USART Tx GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; //復(fù)用模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(COMM_COM_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = COMM_COM_RX_PIN; //USART Rx GPIO_Init(COMM_COM_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
/* NVIC配置 */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = COMM_COM_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = COMM_COM_Priority; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
/* USART配置 */ USART_InitStructure.USART_BaudRate = COMM_COM_BaudRate; //波特率 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //傳輸位數(shù) USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ; //校驗(yàn)位 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收發(fā)功能 USART_Init(COMM_COM, &USART_InitStructure);
USART_ClearFlag(COMM_COM, USART_FLAG_RXNE | USART_FLAG_TC); USART_ITConfig(COMM_COM, USART_IT_RXNE, ENABLE); //接收中斷
USART_DMACmd(COMM_COM, USART_DMAReq_Tx, ENABLE); //使能DMA
USART_Cmd(COMM_COM, ENABLE); //使能USART}

02

DMA配置

DMA宏定義：

/* COMM_DMA */#define COMM_DR_ADDRESS ((uint32_t)USART2 + 0x04)#define COMM_DMA DMA1#define COMM_DMA_CLK RCC_AHB1Periph_DMA1#define COMM_TX_DMA_CHANNEL DMA_Channel_4#define COMM_TX_DMA_STREAM DMA1_Stream6#define COMM_TX_DMA_FLAG_TCIF DMA_FLAG_TCIF6#define COMM_TX_DMA_IRQn DMA1_Stream6_IRQn#define COMM_TX_DMA_Priority 8 //優(yōu)先級#define COMM_TX_DMA_IRQHandler DMA1_Stream6_IRQHandler //中斷函數(shù)接口(見stm32f4xx_it.c)#define COMM_TX_DMA_IT_TCIF DMA_IT_TCIF6

DMA配置：

/************************************************函數(shù)名稱 ：USART_COMM_DMA_Configuration功 能 ：通信串口的DMA配置參 數(shù) ：無返 回 值 ：無作 者 ：strongerHuang*************************************************/void USART_COMM_DMA_Configuration(void){ DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
/* 使能時(shí)鐘 */ RCC_AHB1PeriphClockCmd(COMM_DMA_CLK, ENABLE);
/* NVIC配置 */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = COMM_TX_DMA_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = COMM_TX_DMA_Priority; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
/* DMA配置 */ DMA_DeInit(COMM_TX_DMA_STREAM); DMA_InitStructure.DMA_Channel = COMM_TX_DMA_CHANNEL; //DMA通道 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = COMM_DR_ADDRESS; //外設(shè)地址 DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)0; //內(nèi)存地址(待傳入參數(shù)) DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral; //傳輸方向 DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 0; //傳輸長度(待傳入?yún)?shù)) DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外設(shè)遞增 DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //內(nèi)存遞增 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //數(shù)據(jù)寬度 DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; //循環(huán)模式 DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //優(yōu)先級 DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable; DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull; DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single; DMA_Init(COMM_TX_DMA_STREAM, &DMA_InitStructure);
DMA_ClearFlag(COMM_TX_DMA_STREAM, COMM_TX_DMA_FLAG_TCIF); DMA_ITConfig(COMM_TX_DMA_STREAM, DMA_IT_TC, ENABLE); //使能DMA傳輸完成中斷
DMA_Cmd(COMM_TX_DMA_STREAM, DISABLE); //初始化禁止}

03

DMA發(fā)送UART數(shù)據(jù)包

DMA發(fā)送函數(shù)：

/************************************************函數(shù)名稱 ：COMM_SendBufByDMA功 能 ：通信串口通過DMA發(fā)送數(shù)據(jù)參 數(shù) ：Buf ------ 數(shù)據(jù)(地址) Length --- 數(shù)據(jù)長度(字節(jié))返 回 值 ：無作 者 ：strongerHuang*************************************************/void COMM_SendBufByDMA(uint8_t *Buf, uint16_t Length){ DMA_Cmd(COMM_TX_DMA_STREAM, DISABLE); //關(guān)閉DMA //內(nèi)存地址 DMA_MemoryTargetConfig(COMM_TX_DMA_STREAM, (uint32_t)Buf, DMA_Memory_0); DMA_SetCurrDataCounter(COMM_TX_DMA_STREAM, Length); //設(shè)置DMA傳輸長度 DMA_Cmd(COMM_TX_DMA_STREAM, ENABLE); //使能DMA}

細(xì)心的朋友會發(fā)現(xiàn)，這個(gè)發(fā)送函數(shù)其實(shí)很簡單，當(dāng)然，這里是使用STM32F4芯片,其他芯片也差不多，原理類似。HAL庫同樣可以完成。
關(guān)于DMA發(fā)送完成中斷，可根據(jù)實(shí)際情況，如果使用RTOS，一般發(fā)送數(shù)據(jù)是一個(gè)任務(wù)，這個(gè)任務(wù)會OS等待（檢測）發(fā)送完成信號（即DMA發(fā)送完成中斷）。

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