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STM32F10x 學(xué)習(xí)筆記8（USART實現(xiàn)串口通訊 DMA 方式）

作者： 時間：2016-11-20 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
STM32F10x的USART支持DMA方式，并且在DMA完成后可以產(chǎn)生中斷。這對于需要接收或發(fā)送大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用情景是很有幫助的。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201611/318844.htm

在普通的8位或16位單片機中很少有包含DMA控制器的，所以可能許多嵌入式程序員對DMA方式并不熟悉。簡單的說，直接存儲器存取(DMA)用來提供在外設(shè)和存儲器之間或者存儲器和存儲器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。由于無須CPU干預(yù)，數(shù)據(jù)可以通過DMA快速地移動，這就節(jié)省了CPU的資源來做其他操作。

STM32F10x上具有兩個DMA控制器，共有12個通道(DMA1有7個通道，DMA2有5個通道)，每個通道專門用來管理來自于一個或多個外設(shè)對存儲器訪問的請求。還有一個仲裁器來協(xié)調(diào)各個DMA請求的優(yōu)先權(quán)。

按照STM32參考手冊上的說法：“DMA控制器和Cortex™-M3核心共享系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線，執(zhí)行直接存儲器數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)CPU和DMA同時訪問相同的目標(biāo)(RAM或外設(shè))時，DMA請求會暫停CPU訪問系統(tǒng)總線達(dá)若干個周期，總線仲裁器執(zhí)行循環(huán)調(diào)度，以保證CPU至少可以得到一半的系統(tǒng)總線(存儲器或外設(shè))帶寬。”所以我們不必?fù)?dān)心DMA控制器霸占總線資源。CPU總是可以得到一般的總線時間的。

下面我們以USART2的數(shù)據(jù)發(fā)送為例來介紹DMA。首先由STM32參考手冊的圖22可知。USART2的發(fā)送功能可以使用DMA1的第7個通道。

利用的DMA傳輸?shù)脑O(shè)置工作大體可以分為6步：

1.在DMA1_CPAR7寄存器中設(shè)置外設(shè)寄存器的地址。發(fā)生外設(shè)數(shù)據(jù)傳輸請求時，這個地址將是數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑椿蚰繕?biāo)。

2.在DMA1_CMAR7寄存器中設(shè)置數(shù)據(jù)存儲器的地址。發(fā)生外設(shè)數(shù)據(jù)傳輸請求時，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將從這個地址讀出或?qū)懭脒@個地址。

3.在DMA1_CNDTR7寄存器中設(shè)置要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。在每個數(shù)據(jù)傳輸后，這個數(shù)值遞減。

4.在DMA1_CCR7寄存器的PL[1:0]位中設(shè)置通道的優(yōu)先級。

5.在DMA1_CCR7寄存器中設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颉⒀h(huán)模式、外設(shè)和存儲器的增量模式、外設(shè)和存儲器的數(shù)據(jù)寬度、傳輸一半產(chǎn)生中斷或傳輸完成產(chǎn)生中斷。

6.設(shè)置DMA1_CCR7寄存器的ENABLE位，啟動該通道。

第1步對應(yīng)的代碼為：

  1. DMA1_Channel7->CPAR=(uint32_t)&(USART2->DR);

第2步對應(yīng)的代碼如下，其中p_str是一個指針，指向要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的首地址：

  1. DMA1_Channel7->CMAR=(uint32_t)p_str;
第3步對應(yīng)的代碼如下，cnt為要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，串口數(shù)據(jù)是以字節(jié)為傳輸單位的，所以這里cnt就是要傳輸數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。

  1. DMA1_Channel7->CNDTR=cnt;
第4步對應(yīng)的代碼如下，DMA通道的優(yōu)先級分為4級，分別是：DMA_Priority_VeryHigh、DMA_Priority_High、DMA_Priority_Medium、DMA_Priority_Low。這里設(shè)為最低。

  1. DMA1_Channel7->CCR|=DMA_Priority_Low;
第5步對應(yīng)的代碼如下:

  1. DMA1_Channel7->CCR|=DMA_DIR_PeripheralDST|
  2. DMA_Mode_Normal|
  3. DMA_PeripheralInc_Disable|
  4. DMA_MemoryInc_Enable|
  5. DMA_PeripheralDataSize_Byte|
  6. DMA_MemoryDataSize_Byte|
  7. DMA_M2M_Disable;
第6步對應(yīng)的代碼如下:

  1. DMA1_Channel7->CCR|=DMA_CCR1_EN;

實際上在這6步之前應(yīng)該還有2步操作。首先設(shè)置DMA之前，要打開DMA的時鐘：

  1. RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);
其次，也要設(shè)置USART使其支持DMA方式：
  1. USARTx->CR3|=USART_DMAReq_Tx;

或者用下面的函數(shù)：


  1. USART_DMACmd(USART2,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);

一旦啟動了DMA通道，它既可響應(yīng)連到該通道上的外設(shè)的DMA請求。完成一次DMA傳輸后如何開啟下一次傳輸呢，這個問題困擾了我好幾天，最后在STM32參考手冊上發(fā)現(xiàn)如下的一句話：

當(dāng)通道配置為非循環(huán)模式時，傳輸結(jié)束后(即傳輸計數(shù)變?yōu)?)將不再產(chǎn)生DMA操作。要開始新的DMA傳輸，需要在關(guān)閉DMA通道的情況下，在DMA_CNDTRx寄存器中重新寫入傳輸數(shù)目。

下面先給一個簡單的示例程序：

  1. voidUSART2_Init(void)
  2. {
  3. GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;
  4. USART_InitTypeDefUSART_InitStructure;
  5. NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;
  7. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
  9. /*ConfigureUSARTTxasalternatefunctionpush-pull*/
  10. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
  11. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
  12. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
  13. GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure);
  15. /*ConfigureUSARTRxasinputfloating*/
  16. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;
  17. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6;
  18. GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure);
  20. GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART2,ENABLE);
  21. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);
  23. USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;
  24. USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
  25. USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
  26. USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;
  27. USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
  28. USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;
  29. USART_Init(USART2,&USART_InitStructure);
  31. USART_Cmd(USART2,ENABLE);
  32. }
  34. voidUART2_TX_DMA_Init(uint8_t*p_str,uint16_tcnt)
  35. {
  36. //DMA_InitTypeDefDMA_InitStructure;
  37. //DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=(uint32_t)&(USART2->DR);
  38. //DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr=(uint32_t)str;
  39. //DMA_InitStructure.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralDST;
  40. //DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=14;
  41. //DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Disable;
  42. //DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable;
  43. //DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_Byte;
  44. //DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_Byte;
  45. //DMA_InitStructure.DMA_Mode=DMA_Mode_Normal;
  46. //DMA_InitStructure.DMA_Priority=DMA_Priority_Low;
  47. //DMA_InitStructure.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable;
  49. RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);
  50. //DMA_Init(DMA1_Channel7,&DMA_InitStructure);
  52. DMA1_Channel7->CPAR=(uint32_t)&(USART2->DR);
  53. DMA1_Channel7->CMAR=(uint32_t)p_str;
  54. DMA1_Channel7->CNDTR=cnt;
  55. DMA1_Channel7->CCR=DMA_DIR_PeripheralDST|DMA_Priority_Low|
  56. DMA_Mode_Normal|DMA_PeripheralInc_Disable|
  57. DMA_MemoryInc_Enable|DMA_PeripheralDataSize_Byte|
  58. DMA_MemoryDataSize_Byte|DMA_M2M_Disable;
  59. }
  61. uint8_tstr[]="HelloWorld!!!";
  62. voidTaskStart(void*pdata)
  63. {
  64. SysTick_Config(SystemCoreClock/10);
  65. USART2_Init();
  66. UART2_TX_DMA_Init(str,14);
  67. for(;;)
  68. {
  69. LED_Spark();
  70. //DMA_Cmd(DMA1_Channel7,DISABLE);
  71. DMA1_Channel7->CCR&=(uint16_t)(~DMA_CCR1_EN);
  72. //DMA_Init(DMA1_Channel7,&DMA_InitStructure);
  73. DMA1_Channel7->CNDTR=14;
  74. //DMA_Cmd(DMA1_Channel7,ENABLE);
  75. DMA1_Channel7->CCR|=DMA_CCR1_EN;
  76. //USART_DMACmd(USART2,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);
  77. OSTimeDly(10);
  78. }
  79. }
  81. intmain(void)
  82. {
  83. SystemInit();
  84. LED_Init();
  85. OSInit();
  86. OSTaskCreate(TaskStart,(void*)0,&(TaskStartStk[TASK_STK_SIZE-1]),1);
  87. OSStart();
  88. for(;;)
  89. {
  91. }
  92. }

下面再說說如何在DMA傳輸完成之后產(chǎn)生中斷。當(dāng)傳輸一半的數(shù)據(jù)后，半傳輸標(biāo)志(HTIF)被置1，當(dāng)設(shè)置了允許半傳輸中斷位(HTIE)時，將產(chǎn)生一個中斷請求。在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，傳輸完成標(biāo)志(TCIF)被置1，當(dāng)設(shè)置了允許傳輸完成中斷位(TCIE)時，將產(chǎn)生一個中斷請求。

DMA的CCR寄存器中有1位TCIE(Transfercompleteinterruptenable)

該位由軟件設(shè)置和清除。

0：禁止TC中斷

1：允許TC中斷

所以為了使用DMA中斷，我們需要下面的代碼：

  1. DMA1_Channel7->CCR|=DMA_IT_TC;//Transfercompleteinterruptenable
  1. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=DMA1_Channel7_IRQn;
  2. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=5;
  3. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;
  4. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
  5. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

下面還是給個簡單的示例程序，示例程序中還用到了uCOS的信號量，中斷處理函數(shù)通過信號量通知Task完成了DMA傳輸：

  1. #include"stm32f10x.h"
  2. #include"uart.h"
  3. #include"led.h"
  4. #include"COMMRTOS.H"
  5. #include"ucos_ii.h"
  7. #defineTASK_STK_SIZE128
  8. OS_STKTaskStartStk[TASK_STK_SIZE];
  11. voidUSART2_Init(void)
  12. {
  13. GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;
  14. USART_InitTypeDefUSART_InitStructure;
  15. NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;
  17. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
  19. /*ConfigureUSARTTxasalternatefunctionpush-pull*/
  20. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
  21. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
  22. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
  23. GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure);
  25. /*ConfigureUSARTRxasinputfloating*/
  26. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;
  27. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6;
  28. GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure);
  30. GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART2,ENABLE);
  31. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);
  33. USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;
  34. USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
  35. USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
  36. USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;
  37. USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
  38. USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;
  39. USART_Init(USART2,&USART_InitStructure);
  41. USART_Cmd(USART2,ENABLE);
  43. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART2_IRQn;
  44. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
  45. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
  46. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
  47. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
  48. }
  50. voidUART2_TX_DMA_Init(uint8_t*p_str,uint16_tcnt)
  51. {
  52. //DMA_InitTypeDefDMA_InitStructure;
  53. //DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=(uint32_t)&(USART2->DR);
  54. //DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr=(uint32_t)str;
  55. //DMA_InitStructure.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralDST;
  56. //DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=14;
  57. //DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Disable;
  58. //DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable;
  59. //DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_Byte;
  60. //DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_Byte;
  61. //DMA_InitStructure.DMA_Mode=DMA_Mode_Normal;
  62. //DMA_InitStructure.DMA_Priority=DMA_Priority_Low;
  63. //DMA_InitStructure.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable;
  65. RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);
  66. //DMA_Init(DMA1_Channel7,&DMA_InitStructure);
  68. DMA1_Channel7->CPAR=(uint32_t)&(USART2->DR);
  69. DMA1_Channel7->CMAR=(uint32_t)p_str;
  70. DMA1_Channel7->CNDTR=cnt;
  71. DMA1_Channel7->CCR=DMA_DIR_PeripheralDST|DMA_Priority_Low|
  72. DMA_Mode_Normal|DMA_PeripheralInc_Disable|
  73. DMA_MemoryInc_Enable|DMA_PeripheralDataSize_Byte|
  74. DMA_MemoryDataSize_Byte|DMA_M2M_Disable;
  75. }
  77. OS_EVENT*UART2_DMA_TX_Sem;
  78. uint8_tstr[]="HelloWorld!!!";
  79. voidTaskStart(void*pdata)
  80. {
  81. unsignedcharerr;
  82. SysTick_Config(SystemCoreClock/10);
  84. USART2_Init();
  85. USART_DMACmd(USART2,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);
  86. UART2_TX_DMA_Init(str);
  87. UART2_DMA_TX_Sem=OSSemCreate(1);
  88. for(;;)
  89. {
  90. LED_Spark();
  91. OSSemPend(UART2_DMA_TX_Sem,0,&err);
  92. //DMA_Cmd(DMA1_Channel7,DISABLE);
  93. DMA1_Channel7->CCR&=(uint16_t)(~DMA_CCR1_EN);
  94. //DMA_Init(DMA1_Channel7,&DMA_InitStructure);
  95. DMA1_Channel7->CNDTR=14;
  96. //DMA_Cmd(DMA1_Channel7,ENABLE);
  97. DMA1_Channel7->CCR|=DMA_CCR1_EN;
  98. //USART_DMACmd(USART2,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);
  99. OSTimeDly(10);
  100. }
  101. }
  103. intmain(void)
  104. {
  105. SystemInit();
  106. LED_Init();
  107. OSInit();
  108. OSTaskCreate(TaskStart,(void*)0,&(TaskStartStk[TASK_STK_SIZE-1]),1);
  109. OSStart();
  110. for(;;)
  111. {
  113. }
  114. }
  116. voidDMA1_Channel7_IRQHandler(void)
  117. {
  118. OS_CPU_SRcpu_sr;
  120. OS_ENTER_CRITICAL();/*TelluC/OS-IIthatwearestartinganISR*/
  121. OSIntNesting++;
  122. OS_EXIT_CRITICAL();
  123. OSSemPost(UART2_DMA_TX_Sem);
  124. //UART_PutChar(USART2,+);
  125. DMA1->IFCR=DMA1_FLAG_TC7;
  126. OSIntExit();
  127. }

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