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基于HAL库的stm32f103c8t6 串口通信实验（DMA方式）_hal_uart_transmit_dma

作者：小蓝xlanll | 2024-04-24 17:31:19

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hal_uart_transmit_dma

目录

 

一、 DMA（Directional Memory Access）简介

二、 STM32CubeMX环境配置

   1.  选择stm32f03c8t6芯片

         2.  配置RCC

          3. 配置sys

          4. 配置UART1

   5. 配置DMA 

       ​编辑   

   6.  配置时钟

       7. 工程配置

 三、DMA函数介绍

         1. DMA初始化函数

         2. DMA发送函数

        3. DMA接收函数

 四、程序思路和编写

  1. 程序思路 

 2. 程序编写

五、运行效果和仿真时序

       实物效果:

       仿真：

六、总结与参考

 

一、 DMA（Directional Memory Access）简介

      DMA，直接存储器访问，是一种完全由硬件执行数据交换的工作方式。它由DMA控制器控制在存储器和存储器，存储器和外设之间的批量数据传输。DMA 传输方式无需 CPU 直接 控制传输，也没有中断处理方式那样保留现场和恢复现场的过程，通过硬件为 RAM 与 I/O 设备 开辟一条直接传送数据的通路，能使 CPU 的效率大为提高。

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     DMA能够直接不占用CPU任何资源，直接将存储器和外设连接，让二者相互访问。

STM32 最多有 2 个 DMA 控制器（DMA2 仅存在大容量产品中），DMA1 有 7 个通道。DMA2 有 5 个通道。每个通道专门用来管理来自于一个或多个外设对存储器访问的请求。还有一个仲裁器
来协调各个 DMA 请求的优先权。
STM32 的 DMA 有以下一些特性：
●  每个通道都直接连接专用的硬件 DMA 请求，每个通道都同样支持软件触发。这些功能
通过软件来配置。
 
●  在七个请求间的优先权可以通过软件编程设置(共有四级：很高、高、中等和低)，假如
在相等优先权时由硬件决定(请求 0 优先于请求 1，依此类推) 。
 
●  独立的源和目标数据区的传输宽度(字节、半字、全字)，模拟打包和拆包的过程。源和
目标地址必须按数据传输宽度对齐。
 
●  支持循环的缓冲器管理
 
●  每个通道都有 3 个事件标志(DMA 半传输，DMA 传输完成和 DMA 传输出错)，这 3 个
事件标志逻辑或成为一个单独的中断请求。
 
●  存储器和存储器间的传输
 
●  外设和存储器，存储器和外设的传输
 
●  闪存、SRAM、外设的 SRAM、APB1 APB2 和 AHB 外设均可作为访问的源和目标。
 
●  可编程的数据传输数目：最大为 65536
 
STM32F103ZET6 有两个 DMA 控制器，DMA1 和 DMA2

DMA1的通道对应外设：

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此实验需要用到USART1DMA方式串口通信，那么就需要开启DMA的通道4、5

二、 STM32CubeMX环境配置

       

   1.  选择stm32f03c8t6芯片

0f78bb15158149009d0471dab7a785d9.png

         2.  配置RCC

51253c5c996f475da0d72c27108e2a88.png

          3. 配置sys

34d0c22ba06a413b87bdb2e848eba8b9.png

          4. 配置UART1

6113098f54424707b4ebb3050f0f4ebd.png

1892bde9772048ceafed645945df758e.png

   5. 配置DMA 

       315478ebe6b343f79d94038863a8d826.png   

af52fcf5b6f349d9849476884ec09703.png 215243c5ba6c4602802f77e2cec47e7d.png

 

   6.  配置时钟

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       7. 工程配置

2297c5f129624f6ea7d897fc17976905.png

 7a6401756faf4bb1ae5368cccd3e9493.png 最后点击生成代码即可 

 三、DMA函数介绍

         1. DMA初始化函数

void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct)

            该函数有两个参数，第一参数是DMA通道结构体，第二个参数是DMA_InitTypeDefDMA初始化结构体，该结构体定义为：

  1. typedef struct
  2. {
  3.  uint32_t Direction;//传输方向，例如存储器到外设 DMA_MEMORY_TO_PERIPH
  4.  uint32_t PeriphInc;//外设（非）增量模式，非增量模式 DMA_PINC_DISABLE
  5.  uint32_t MemInc;//存储器（非）增量模式，增量模式 DMA_MINC_ENABLE
  6.  uint32_t PeriphDataAlignment; //外设数据大小：8/16/32 位。
  7.  uint32_t MemDataAlignment; //存储器数据大小：8/16/32 位。
  8.  uint32_t Mode;//模式：外设流控模式/循环模式/普通模式 
  9.  uint32_t Priority; //DMA 优先级：低/中/高/非常高
  10. }DMA_InitTypeDef;

         2. DMA发送函数

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, const uint8_t *pData, uint16_t Size)

0ce41bb1e70643c486ba2c5da8474528.png

该函数是DMA发送函数，一共三个参数，第一个参数是指明哪个串口，第二个参数是发送的数据，为8bit，一个字符形式，第三个参数是发送数据的大小。

如果用串口1用DMA方式发送1个字符，则可以写：

  1. ch='a';
  2. HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,(uint8_t *)ch,1);

        3. DMA接收函数

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)

接收函数同样也是三个参数，将大小为size的接收数据保存到pData中，如：

  1. char ReBuff[5];
  2. HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,(uint8_t *)Rebuff,5);

 四、程序思路和编写

  1. 程序思路 

       STM32系统给上位机（win10）连续发送“hello windows！”；当上位机给stm32发送字符“stop”后，stm32暂停发送“hello windows！”；发送一个字符“start”后，stm32继续发送。

        单片机首先需要开启接收中断，即调用HAL_UART_Receive_IT函数，当单片机接收到数据完成后，就调用中断回调函数HAL_UART_RxCpltCallback，可以编写逻辑，判断接收的字符是否为start，如果是就通过中断给PC机发送一个字符start，并置flag=1（在主函数循环中，flag=1，每隔1s给PC发送一次“Hello Windows!\n”），如果是stop，置flag=0。

 2. 程序编写

        1. 主函数编写：

  1. int main(void)
  2. {
  3.   /* USER CODE BEGIN 1 */
  4.  
  5.   /* USER CODE END 1 */
  6.  
  7.   /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
  8.  
  9.   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  10.   HAL_Init();
  11.  
  12.   /* USER CODE BEGIN Init */
  13.  
  14.   /* USER CODE END Init */
  15.  
  16.   /* Configure the system clock */
  17.   SystemClock_Config();
  18.  
  19.   /* USER CODE BEGIN SysInit */
  20.  
  21.   /* USER CODE END SysInit */
  22.  
  23.   /* Initialize all configured peripherals */
  24.   MX_GPIO_Init();
  25.   MX_DMA_Init();
  26.   MX_USART1_UART_Init();
  27. 	HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, (uint8_t *)&ReBuff,5); 
  28.   /* USER CODE BEGIN 2 */
  29.  
  30.   /* USER CODE END 2 */
  31.  
  32.   /* Infinite loop */
  33.   /* USER CODE BEGIN WHILE */
  34.   while (1)
  35.   {
  36.     /* USER CODE END WHILE */
  37. 	
  38.    if(flag==1)
  39. 	 {
  40. 		  HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,(uint8_t *)SendBuff,17);
  41. 			HAL_Delay(1000);
  42. 	 }
  43.     /* USER CODE BEGIN 3 */
  44.   }
  45.   /* USER CODE END 3 */
  46. }

2. 字符匹配函数

  1. int StringCompare(char rcData[5],char rcData2[5]){
  2. 	for(uint8_t i = 0 ; i < 5 ; i++){
  3. 		if (rcData[i] != rcData2[i]) return 0;
  4. 	}
  5. 	return 1;
  6. }

 3. 回调函数

  1. 		void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
  2. {
  3. 	if(huart->Instance==USART1)
  4. 	{
  5. 	  if(StringCompare(ReBuff,start)==1)
  6. 		{
  7. 			flag=1;
  8. 	    HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,(uint8_t *)start,5);
  9. 		}
  10. 		else if(StringCompare(ReBuff,stop)==1)
  11. 		{
  12. 		  flag=0;
  13. 			HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,(uint8_t *)stop,5);
  14. 		}
  15. 		HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, (uint8_t *)&ReBuff,5); 
  16. 	}
  17. }

五、运行效果和仿真时序

       实物效果:

26000319c2424dd28ed3160ce3d1ad97.gif

       仿真：

         仿真查看时序和波特率

         修改一下主函数的循环

  1.   while (1)
  2.   {
  3.  
  4. 		  HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,(uint8_t *)SendBuff,16);
  5. 			HAL_Delay(1000);
  6. }

    仿真查看波形需要修改一下源码，直接在while1中调用流水灯程序，查看电平持续时间，仿真需要的MDK配置：

ac0a2abb1c0f40fabd543f7b39a5c405.png

  f0d60eae12f94911b572131ce51aafed.png

 波形：

9b04559217e449c9abfeb6cd86e6c3a8.png

 

六、总结与参考

         对比前面的查询和中断方式，如果传输的数据量过大，那么就会一直触发中断，从而导致中断连续发生，CPU同样也需要花费大量时间去频繁地处理中断，DMA将外设和内存直接连接，不经过CPU，直接与外界交换数据，这样就节省了CPU资源，从而提高了效率。

        参考：

【精选】HAL库 STM32CubeMX实现串口DMA发送接收_stm32 dma和uart-CSDN博客

 

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