STM32基础分析——USART的DMA模式

有关USART的DMA传输模式，其基本的概念和配置，网上有很多博客和教程都有，这里不再赘述，只是记录一下比较容易忽视而造成调试不通的问题。

1. 串口发送和接收分属两个DMA通道

一般方式操作串口时，读写数据都是只操作DR（数据寄存器），虽然它是由两个寄存器组成的，一个给发送用（TDR），一个给接收用（RDR），但是用户只能操作DR寄存。而DMA模式下，串口发送和接收分属两个DMA通道，需要单独配置。

分别配置的代码如下：

static void USART1_Tx_DMA_Config(void)
{
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel4_IRQn;  			// 配置DMA1_Channel4中断
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 
    
    DMA_DeInit(USART_TX_DMA_CHANNEL);
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);                  // 开启DMA时钟
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = USART_DR_ADDRESS;        // 设置DMA源地址：串口数据寄存器地址
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)sendbuff;          // 内存地址(要传输的变量的指针)
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;                  // 方向：从内存到外设
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = CMD_NUM;                         // 传输大小	
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;    // 外设地址不增
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;             // 内存地址自增   
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; // 外设数据单位	
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;     // 内存数据单位 
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;                       // DMA一次模式	
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;               // 优先级：中 
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;                        // 禁止内存到内存的传输
    DMA_Init(USART_TX_DMA_CHANNEL, &DMA_InitStructure);		            // 配置DMA通道DMA1_Channel4
   
    DMA_ITConfig(USART_TX_DMA_CHANNEL,DMA_IT_TC,ENABLE); 
    DMA_Cmd (USART_TX_DMA_CHANNEL,DISABLE);                              // 关闭DMA
}


static void USART1_Rx_DMA_Config(void)
{
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
  //注意，接收没使用接收DMA中断
//    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
//    
//    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel5_IRQn;  
//    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;  
//    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 4;  
//    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  
//    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 
    
    DMA_DeInit(USART_RX_DMA_CHANNEL);
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);                  // 开启DMA时钟
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = USART_DR_ADDRESS;        // 设置DMA源地址：串口数据寄存器地址*/
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)rx_cmd;            // 内存地址(要传输的变量的指针)
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;                  // 方向：外设到内存
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = CMD_NUM;                         // 传输大小	
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;    // 外设地址不增
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;             // 内存地址自增   
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; // 外设数据单位	
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;     // 内存数据单位 
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;                       // DMA一次模式	
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;               // 优先级：中 
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;                        // 禁止内存到内存的传输
    DMA_Init(USART_RX_DMA_CHANNEL, &DMA_InitStructure);		            // 配置DMA通道DMA1_Channel5
   
//    DMA_ITConfig(USART_RX_DMA_CHANNEL,DMA_IT_TC,ENABLE); 
    DMA_Cmd (USART_RX_DMA_CHANNEL,ENABLE);                              // 使能DMA
}

注意：在串口的基本配置当中要打开DMA传输模式，函数如下：

    USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);                    // 开启串口发送DMA
    USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Rx,ENABLE);                    // 开启串口接收DMA  

2. 间隔单次传输

将DMA传输模式设置为Normal（一次传输），传输完成需要再次传输时，需要再次向DMA通道的传输数量寄存器（CNDTR）写入要传输的字节数。但是，在写入前，需要关闭DMA，写完CNDTR后再打开。

2.1 串口DMA发送

我的设计方法是在初始化的时候，默认先关闭发送DMA，在需要串口发送数据时，先配置CNDTR，再打开DMA，发送完成后进入中断函数，再关闭DMA。

void DMA1_Channel4_IRQHandler(void)  
{  
    DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC4);  
    DMA_Cmd(USART_TX_DMA_CHANNEL,DISABLE);  
} 
  
*********
//代码片段
    DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel4,(uint16_t)CMD_NUM);      // 关于DMA单次传输，这条非常重要
    DMA_Cmd (USART_TX_DMA_CHANNEL,ENABLE);

2.2 串口DMA接收

设计方法是：不启用DMA接收通道中断，而使用串口传输中断，在串口中断函数中对DMA处理。注意，一般串口中断我们采用的是接收中断USART_IT_RXNE，接收一次即中断一次。在DMA模式下要使用空闲中断USART_IT_IDLE，空闲中断是在检测到接收数据后，在数据总线上的一个字节时间内，如果没有接收到新的数据，则触发空闲中断，它是在串口的RXNE位被置位之后才开始检测。简单理解是，连续的一串数据发送完成之后，才触发空闲中断。

串口的CR1寄存器的IDLE位被硬件置1，必须采用软件将IDLE位清零才能避免反复进入空闲中断。具体的做法是先读取状态寄存器USART_SR，再读取数据寄存器USART_DR，完成后自动清除。需要注意的是，不能采用库函数USART_ClearFlag()或者USART_ClearItPending()来清除IDEL标志，因为这两个函数接收的中断标志位仅包括：

• USART_FLAG_CTS: CTS Change flag (not available for UART4 and UART5).

• USART_FLAG_LBD: LIN Break detection flag.

• USART_FLAG_TC: Transmission Complete flag.

• USART_FLAG_RXNE: Receive data register not empty flag.

同理，关闭DMA后，重置传输字节数，再开启DMA（因为串口一直要监测接收数据）。串口中断函数基础代码如下：

void USART1_IRQHandler(void)                             
{
    uint32_t temp = 0;
    
    if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_IDLE)!=RESET) 
    {
//      temp = USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_IDLE);       // 在判断时已经读取过一次
        temp = USART_ReceiveData(USART1);                     // 必须添加这条语句
        DMA_Cmd(USART_RX_DMA_CHANNEL,DISABLE);
        DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel5,(uint16_t)CMD_NUM);
        DMA_Cmd(USART_RX_DMA_CHANNEL,ENABLE);
    }
}

3. 疑问

实际上这里面还有一些隐含方式方法，感兴趣的可以尝试一下，欢迎分享。

• 现在采用的是串口中断来处理接收问题，是否可以采用DMA接收中断来处理数据接收？就如同DMA发送中断来处理发送数据一样。

4. 参考文献

1. 《STM32F10X参考手册》
2. 《32位基于ARM微控制器STM32F101xx与STM32F103xx 固件函数库》
3. STM32的串口空闲中断
4. STM32的串口采用DMA方式接收数据测试
5. STM32使用串口IDLE中断的两种接收不定长数据的方式