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STM32自学笔记串口DMA发送/接收 FIFO 突发模式

2023-05-16

参考博文

串口发送TXPA9DMA2_Stream7通道4正常模式
串口发送RXPA10DMA2_Stream5通道4循环模式

串口波特率115200
PA9,PA10复用输出

注意点
串口接受数据dma方式不能开启串口接受中断
Dma双缓冲默认开启循环模式
Dma开启时需要确保相对应的标志位清零
仅在使能指针递增模式时允许突发模式
如果禁止数据流时仍有某些数据存留在FIFO 中， DMA 控制器会将剩余的数据继续传输到目标（即使已经有效禁止了数据流）。

以后再更USART串口空闲中断接受不定长数据

USART.h文件

#ifndef __MYUSART_H_
#define __MYUSART_H_

#include "stm32f4xx.h"
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
#include <string.h>
#include "LED.h"


/* 最大超时时间 */
#define TIMEOUT_MAX             	10000

/* 串口发送和接收数据寄存器地址 */
#define USART1_DR_BASE      	    (USART1_BASE + 0X04)



/* 串口波特率配置 */
#define USART1_BaudRate				115200



/* 串口发送使用的GPIO时钟 */
#define USART1_TX_GPIO_CLK			RCC_AHB1Periph_GPIOA
/* 串口发送使用的GPIO */
#define USART1_TX_GPIO				GPIOA
/* 串口发送使用的引脚 */
#define USART1_TX_Pin				GPIO_Pin_9
/* 串口发送复用配置的源 */
#define USART1_TX_PinSource			GPIO_PinSource9

/* 串口接收使用的GPIO时钟 */
#define USART1_RX_GPIO_CLK			RCC_AHB1Periph_GPIOA
/* 串口接收使用的GPIO */
#define USART1_RX_GPIO				GPIOA
/* 串口接收使用的引脚 */
#define USART1_RX_Pin				GPIO_Pin_10
/* 串口接收复用配置的源 */
#define USART1_RX_PinSource			GPIO_PinSource10


/*串口发送和接收使用DMA的时钟 */
#define USART1_DMA_CLK				RCC_AHB1Periph_DMA2
/* 串口发送使用的DMA流 */
#define USART1_TX_DMAStream			DMA2_Stream7
/* 串口发送使用的通道 */
#define USART1_TX_DMA_Channel		DMA_Channel_4
/* 串口发送DMA中断 */
#define USART_TX_DMA_IRQn			DMA2_Stream7_IRQn

/* 串口接收使用的DMA流 */
#define USART1_RX_DMAStream			DMA2_Stream5
/* 串口接收使用的通道 */
#define USART1_RX_DMA_Channel		DMA_Channel_4
/* 串口接收DMA中断 */
#define USART_RX_DMA_IRQn			DMA2_Stream5_IRQn



/* 完成 / 不完成 */
#define COMPLETE					1
#define UNCOMPLETE					0


/* 发送缓冲区大小 */
#define SENDBUFF_SIZE 					128
/* 发送缓冲区 */
extern uint8_t USART1_SendBuff[SENDBUFF_SIZE];
/* 发送标志 初始化发送完成  即USART1_TX_FLAG = COMPLETE */
extern uint8_t USART1_TX_FLAG;

/* 接收缓冲区大小 */
#define RECEIVEBUFF_SIZE				64
/* 接收缓冲区0 */
extern uint8_t USART1_ReceiveBuff0[RECEIVEBUFF_SIZE];
/* 接收缓冲区1 */
extern uint8_t USART1_ReceiveBuff1[RECEIVEBUFF_SIZE];



void USART1_Init(void);
void USART1_printf(char *format, ...);



#endif // __MYUSART_H_

USART.C文件

#include "USART.h"




/* 发送缓冲区 */
uint8_t USART1_SendBuff[SENDBUFF_SIZE] = {0};

/* 发送标志 初始化发送完成  即USART1_TX_FLAG = COMPLETE */
uint8_t USART1_TX_FLAG = COMPLETE;



/* 接收缓冲区0 */
uint8_t USART1_ReceiveBuff0[RECEIVEBUFF_SIZE] = {0};

/* 接收缓冲区1 */
uint8_t USART1_ReceiveBuff1[RECEIVEBUFF_SIZE] = {0};



/**
  * @brief  配置串口1 USART1 DMA发送和接收 并开启DMA传输完成中断
			串口发送和接收DMA FIFO模式 阈值4个字(16个字节) 突发模式16个节拍的1次突发
  * @retval None
  */
void USART1_Init(void)
{
	__IO uint16_t    	Timeout = TIMEOUT_MAX;	//配置超时等待时间
	
	/* 初始化结构体 */
	GPIO_InitTypeDef 	GPIO_InitStructure;		//GPIO初始化结构体 
	USART_InitTypeDef	USART_InitStructure;	//USART初始化结构体
	DMA_InitTypeDef		DMA_InitStructure;		//DMA初始化结构体
	NVIC_InitTypeDef 	NVIC_InitStructure;		//中断初始化结构体
	
	
	
	/*************** 配置GPIO ***************/
	
	/* 打开串口发送GPIO的时钟 */
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(USART1_TX_GPIO_CLK|USART1_RX_GPIO_CLK, ENABLE);
	
	/* 设置串口发送的引脚为复用 */
	//设置复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = USART1_TX_Pin;
	//设置为复用模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
	//设置为推挽模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
	//输出速度为50MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	//上拉
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
	//根据初始化结构体配置
	GPIO_Init(USART1_TX_GPIO, &GPIO_InitStructure);
	
	/* 打开串口接收GPIO的时钟 */
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(USART1_RX_GPIO_CLK, ENABLE);
	
	/* 设置串口接收的引脚为复用 */
	//设置复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = USART1_RX_Pin;
	//设置为复用模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
	//设置为推挽模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
	//输出速度为50MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	//浮空
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
	//根据初始化结构体配置
	GPIO_Init(USART1_RX_GPIO, &GPIO_InitStructure);
	
	/* 复用串口发送和接收引脚 */
	GPIO_PinAFConfig(USART1_TX_GPIO, USART1_TX_PinSource, GPIO_AF_USART1);
	GPIO_PinAFConfig(USART1_RX_GPIO, USART1_RX_PinSource, GPIO_AF_USART1);
	
	
	
	/*************** 配置串口 ***************/
	
	/* 开启串口1时钟 */
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
	
	/* 配置串口1 波特率115200 停止位1位 无校验位 使能发送和接收 */
	//设置波特率115200
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = USART1_BaudRate;
	//设置字长为8位
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	//设置停止位1位
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	//无校验
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
	//开启接收和发送
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;
	//硬件流控制：不使用硬件流
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	//配置USART1
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
	
	/* 开启DMA发送和接收 */
	USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Tx, ENABLE);
	USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Rx, ENABLE);
	
	
	
	/*************** 配置串口发送DMA ***************/
	
	/* 打开DMA时钟 */
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(USART1_DMA_CLK, ENABLE);
	
	/* 复位DMA
		在启用DMA流之前，请检查它是否已禁用。
		请注意，当同一个流被多次使用时，此步骤非常有用：
		启用，然后禁用，然后重新启用...
		在这种情况下，DMA流禁用只有在进行中的数据传输结束时才有效。
		在确认启用位之前不可能重新配置它已经被硬件清除了。
		如果流只使用一次，则此步骤可能被绕过。
		***个人理解 假如之前使用该DMA的这个流则此时DMA是启用状态
		现在我们复用该流，但是该DMA是启用状态，只有当它数据传输结束的时候我们才能真正的禁用它
		所以我们得检测它是不是在启用状态，如果是启用状态则等待它数据传输完成。
		在他禁用有效之后也就是数据传输完成之后我们再配置该DMA的流*/
	DMA_DeInit(USART1_TX_DMAStream);
	
	/* 检测确保DMA数据流复位完成 也就是一直是启用状态 如果复位完成应该是DISABLE */
	while(DMA_GetCmdStatus(USART1_TX_DMAStream) == ENABLE);
	
	/* 串口发送DMA配置 */
	//通道选择
	DMA_InitStructure.DMA_Channel = USART1_TX_DMA_Channel;
	//外设基地址
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)USART1_DR_BASE;
	//存储器地址
	DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)USART1_SendBuff;
	//模式选择 存储器到外设
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral;
	//需要传输的数据数目
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = SENDBUFF_SIZE;
	//外设地址是否自增 这里选择不自增
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
	//存储器地址是否自增 这里选择自增
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
	//设置外设数据宽度 1个字节
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
	//设置存储器数据宽度 1个字节
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
	//一次传输模式
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
	//循环传输模式
	//DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
	//设置优先级高
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
	//启用FIFO模式
	DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Enable;
	DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;
	//外设单次模式		不使用突发模式
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;
	//存储器突发模式 	16个字节一次突发
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_INC16;
	
	/* 根据初始化结构体配置DMA */
	DMA_Init(USART1_TX_DMAStream, &DMA_InitStructure);
	
	
	
	/*************** 配置串口接收DMA ***************/
	
	/* 打开DMA时钟 */
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(USART1_DMA_CLK, ENABLE);
	
	/* 复位DMA
		在启用DMA流之前，请检查它是否已禁用。
		请注意，当同一个流被多次使用时，此步骤非常有用：
		启用，然后禁用，然后重新启用...
		在这种情况下，DMA流禁用只有在进行中的数据传输结束时才有效。
		在确认启用位之前不可能重新配置它已经被硬件清除了。
		如果流只使用一次，则此步骤可能被绕过。
		***个人理解 假如之前使用该DMA的这个流则此时DMA是启用状态
		现在我们复用该流，但是该DMA是启用状态，只有当它数据传输结束的时候我们才能真正的禁用它
		所以我们得检测它是不是在启用状态，如果是启用状态则等待它数据传输完成。
		在他禁用有效之后也就是数据传输完成之后我们再配置该DMA的流*/
	DMA_DeInit(USART1_RX_DMAStream);
	
	/* 检测确保DMA数据流复位完成 也就是一直是启用状态 如果复位完成应该是DISABLE */
	while(DMA_GetCmdStatus(USART1_RX_DMAStream) == ENABLE);
	
	/* 串口发送DMA配置 */
	//通道选择
	DMA_InitStructure.DMA_Channel = USART1_RX_DMA_Channel;
	//外设基地址
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)USART1_DR_BASE;
	//存储器地址
	DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)USART1_ReceiveBuff0;
	//模式选择 外设到存储器
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;
	//需要传输的数据数目
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = RECEIVEBUFF_SIZE;
	//外设地址是否自增 这里选择不自增
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
	//存储器地址是否自增 这里选择自增
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
	//设置外设数据宽度 1个字节
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
	//设置存储器数据宽度 1个字节
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
	//一次传输模式
	//DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
	//循环传输模式
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
	//设置优先级高
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
	//启用FIFO模式
	DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Enable;
	DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;
	//外设单次模式		不使用突发模式
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;
	//存储器突发模式 	16个字节一次突发
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_INC16;
	
	/* 串口接收DMA双缓冲模式 */
	DMA_DoubleBufferModeConfig(USART1_RX_DMAStream, (uint32_t)USART1_ReceiveBuff1, DMA_Memory_0);
	DMA_DoubleBufferModeCmd(USART1_RX_DMAStream, ENABLE);
	
	/* 根据初始化结构体配置DMA */
	DMA_Init(USART1_RX_DMAStream, &DMA_InitStructure);
	
	
	
	/*************** 配置串口发送DMA中断 ***************/
	
	/* 设置串口发送DMA传输完成中断 */
	
	/* 指定要启用或禁用的IRQ通道。
	此参数可以是@ref IRQn_类型的枚举器枚举
	（对于完整的STM32设备IRQ通道列表，请参考stm32f4xx.h文件）*/
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART_TX_DMA_IRQn;
	
	/* 指定IRQ通道的抢占优先级
	在NVIC的IRQChannel中指定。此参数可以是值
	如表@ref MISC_NVIC_Priority_table所述，介于0和15之间较低的优先级值表示优先级较高*/
	//设置抢占优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
	
	/* 指定指定IRQ通道的子优先级级别在NVIC信道中。
	此参数可以是值
	如表@ref MISC_NVIC_Priority_table所述，介于0和15之间
	较低的优先级值表示优先级较高*/
	//设置子优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
	
	/*指定是否在NVIC的IRQChannel中定义IRQ通道将启用或禁用。
	此参数可以设置为启用或禁用*/
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	
	/* 根据指定的初始化NVIC外围设备
	*NVIC_InitStruct中的参数。*/
	//根据自定义的中断初始化结构体初始化中断
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
	/* 打开串口发送DMA传输完成中断 */
	DMA_ITConfig(USART1_TX_DMAStream, DMA_IT_TC, ENABLE);
	
	
	
	/*************** 配置串口接收DMA中断 ***************/
	
	/* 设置串口接收DMA传输完成中断 */
	
	/* 指定要启用或禁用的IRQ通道。
	此参数可以是@ref IRQn_类型的枚举器枚举
	（对于完整的STM32设备IRQ通道列表，请参考stm32f4xx.h文件）*/
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART_RX_DMA_IRQn;
	
	/* 指定IRQ通道的抢占优先级
	在NVIC的IRQChannel中指定。此参数可以是值
	如表@ref MISC_NVIC_Priority_table所述，介于0和15之间较低的优先级值表示优先级较高*/
	//设置抢占优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
	
	/* 指定指定IRQ通道的子优先级级别在NVIC信道中。
	此参数可以是值
	如表@ref MISC_NVIC_Priority_table所述，介于0和15之间
	较低的优先级值表示优先级较高*/
	//设置子优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
	
	/*指定是否在NVIC的IRQChannel中定义IRQ通道将启用或禁用。
	此参数可以设置为启用或禁用*/
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	
	/* 根据指定的初始化NVIC外围设备
	*NVIC_InitStruct中的参数。*/
	//根据自定义的中断初始化结构体初始化中断
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
	/* 打开串口接收DMA传输完成中断 */
	DMA_ITConfig(USART1_RX_DMAStream, DMA_IT_TC, ENABLE);
	
	
	
	/*************** 使能DMA和串口 ***************/
	
	/* 使能串口接收DMA */
	DMA_Cmd(USART1_RX_DMAStream, ENABLE);
	
	/* 检查DMA流是否已有效启用。
		如果存在配置参数错误，传输未启动（即
		配置了错误的FIFO阈值…）*/
	//检测DMA数据流是否有效并带有超时检测功能
	Timeout = TIMEOUT_MAX;
	while(DMA_GetCmdStatus(USART1_RX_DMAStream) == DISABLE && Timeout-- > 0);
	//超时就让程序运行下面循环：红色LED灯闪烁
	if(Timeout == 0)
	{
		while(1)
		{
			LED_R = ~LED_R;
			Delay_ms(500);
		}
	}
	
	/* 使能串口 */
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);
	
}




/**
  * @brief  串口发送 DMA方式
  * @param  length: 数组长度
  * @retval 无
  */
static void USART1_DMA_Send(uint16_t length)
{
	/* 等待上一次发送完成 如果USART1_TX_FLAG为COMPLETE则上一次发送完成 */
	while(USART1_TX_FLAG != COMPLETE)
	{
	}
	
	/* 设置这次的发送标志未完成 */
	USART1_TX_FLAG = UNCOMPLETE;
	
	/* 设置需要发送的数组地址
		也可以用寄存器操作DMA2_Stream7->M0AR = (uint32_t)data;*/
	//DMA_MemoryTargetConfig(DMA2_Stream7, (uint32_t)data, DMA_Memory_0);
	
	/* 设置需要发送的字节长度
		也可以用寄存器操作DMA2_Stream7->NDTR = (uint16_t)length;*/
	DMA_SetCurrDataCounter(USART1_TX_DMAStream, length);
	
	/* 使能串口发送DMA */
	DMA_Cmd(USART1_TX_DMAStream, ENABLE);
}



/**
  * @brief  串口发送仿printf DMA方式
  * @param  format: 需要发送的数据
  * @retval 无
  */
void USART1_printf(char *format, ...)
{
	//VA_LIST 是在C语言中解决变参问题的一组宏，所在头文件：#include <stdarg.h>，用于获取不确定个数的参数。
	va_list arg_ptr;													//实例化可变长参数列表
	
	va_start(arg_ptr, format); 											//初始化可变参数列表，设置format为可变长列表的起始点(第一个元素)
	//SENDBUFF_SIZE + 1 假如不加1的话最大只能发SENDBUFF_SIZE - 1个字节 因为vsnprintf()函数会再拼接好字符串之后自动加上'\0' 占一个字节
	//所以我们要提高一个字节
	vsnprintf((char*)USART1_SendBuff, SENDBUFF_SIZE + 1, format, arg_ptr);	//USART1_SendBuff从的首地址开始拼合，拼合format内容；防止产生数组越界
	
	va_end(arg_ptr);													//注意必须关闭
	
	/* 串口DMA发送 */
	USART1_DMA_Send(strlen((const char*)USART1_SendBuff));
}







重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数
//int fputc(int ch, FILE *f)
//{
//	/* 发送一个字节数据到串口 */
//	USART1_SendData(ch);

//	/* 等待发送完毕 */
//	while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);		

//	return (ch);
//}

/重定向c库函数scanf到串口，重写向后可使用scanf、getchar等函数
不能使用中断
//int fgetc(FILE *f)
//{
//	/* 等待串口输入数据 */
//	while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) == RESET);

//	return (int)USART_ReceiveData(USART1);
//}

中断函数


/**
* @brief  串口DMA发送传输完成中断函数
  * @param  None
  * @retval None
  */
void DMA2_Stream7_IRQHandler(void)
{
	/* 检查DMA传输完成标志位 */
	if(DMA_GetITStatus(USART1_TX_DMAStream, DMA_IT_TCIF7))
	{
		//清除标志位
		DMA_ClearITPendingBit(USART1_TX_DMAStream, DMA_IT_TCIF7);
		//设置发送标志位为完成
		USART1_TX_FLAG = COMPLETE;
	}
}

/**
  * @brief  串口DMA接收传输完成中断函数
  * @param  None
  * @retval None
  */
void DMA2_Stream5_IRQHandler(void)
{
	/* 检查DMA传输完成标志位 */
	if(DMA_GetITStatus(USART1_RX_DMAStream, DMA_IT_TCIF5))
	{
		//清除中断标志 
		DMA_ClearITPendingBit(USART1_RX_DMAStream, DMA_IT_TCIF5);
		LED_B = ~LED_B;
	}
}
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