串口DMA其實一點兒都不難

DMA一種在嵌入式實時任務處理中常用的功能。而UART發送數據包，使用DMA方式能大量減輕CPU處理的時間，使其CPU資源不被大量浪費，尤其在UART收發大量數據包（如高頻率收發指令）時具有明顯優勢。

一、簡述DMA

DMA：Direct Memory Access，直接內存存取/訪問。簡單來說就是內存RAM直接和其他設備（外設）進行數據交互，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 的大量中斷負載。否則，CPU 需要從來源把每一片段的數據復制到緩存器，然后把它們再次寫回到新的地方。在這個過程中，CPU不能做其他的工作。

二、DMA的優點

DMA在系統中的角色好比一個公司的員工，CPU好比是公司的老板?；氐経ART發送數據，同樣的道理，CPU只需要簡單的操作（“安排任務”），就可把一串數據包丟給DMA直接發送，最后發送完成，收到一個發送完成中斷，通知CPU發送完成即可。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送快遞，完成這件事情，但會耽擱老板很多時間。同樣，如果我們使用UART自己發送，CPU就會不停仲裁發送結果，占據CPU大量資源。在RTOS中，特別是有大量任務需要處理的時候，UART使用DMA發送就會帶來很大方便。使用裸機運行的相同，尤為突出。

三、實例代碼：DMA發送配置

本文使用STM32F4 MCU、標準外設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 //優先級#define COMM_COM_BaudRate 115200 //波特率#define COMM_COM_IRQHandler USART2_IRQHandler //中斷函數接口(見stm32f4xx_it.c)

USART配置：

/************************************************函數名稱 ：USART_COMM_Configuration功 能 ：通信串口配置參 數 ：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 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ; //校驗位 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收發功能 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 //優先級#define COMM_TX_DMA_IRQHandler DMA1_Stream6_IRQHandler //中斷函數接口(見stm32f4xx_it.c)#define COMM_TX_DMA_IT_TCIF DMA_IT_TCIF6

DMA配置：

/************************************************函數名稱 ：USART_COMM_DMA_Configuration功 能 ：通信串口的DMA配置參 數 ：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; //外設地址 DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)0; //內存地址(待傳入參數) DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral; //傳輸方向 DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 0; //傳輸長度(待傳入參數) DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外設遞增 DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //內存遞增 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //數據寬度 DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; //循環模式 DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //優先級 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發送UART數據包

DMA發送函數：

/************************************************函數名稱 ：COMM_SendBufByDMA功 能 ：通信串口通過DMA發送數據參 數 ：Buf ------ 數據(地址) Length --- 數據長度(字節)返 回 值 ：無作 者 ：strongerHuang*************************************************/void COMM_SendBufByDMA(uint8_t *Buf, uint16_t Length){ DMA_Cmd(COMM_TX_DMA_STREAM, DISABLE); //關閉DMA //內存地址 DMA_MemoryTargetConfig(COMM_TX_DMA_STREAM, (uint32_t)Buf, DMA_Memory_0); DMA_SetCurrDataCounter(COMM_TX_DMA_STREAM, Length); //設置DMA傳輸長度 DMA_Cmd(COMM_TX_DMA_STREAM, ENABLE); //使能DMA}

細心的朋友會發現，這個發送函數其實很簡單，當然，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。
關于DMA發送完成中斷，可根據實際情況，如果使用RTOS，一般發送數據是一個任務，這個任務會OS等待（檢測）發送完成信號（即DMA發送完成中斷）。

本文轉載自公眾號|strongerHuang

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