STM32如何高效接收串口数据

2023-01-12  

硬件:stm32f103cbt6

软件:STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0

DMA,直接内存存取,可以用它的双手释放CPU的灵魂,所以,本文通过USART3进行串口收发,接受使用DMA的方式,无需CPU进行干预,当接受完成之后,数据可以直接从内存的缓冲区读取,从而减少了CPU的压力。

具体的代码实现如下:

  • usart_driver.h 封装了接口,数据接收回调函数类型,基本数据结构等;

  • usart_driver.c 函数原型实现,中断服务函数实现等;

拷贝这两个文件即可,可以根据目录下的参考用例,进行初始化。

头文件usart_driver.h已经声明了外部函数可能用到的接口;

USART3_DR的地址

因为USART3接收到数据会存在DR寄存器中,而DMA控制器则负责将该寄存器中的内容一一搬运到内存的缓冲区中(比如你定义的某个数组中),所以这里需要告诉DMA控制去哪里搬运,因此需要设置USART3_DR的总线地址。

USART3的基址如下图所示;

DR寄存器的偏移地址如下图所示;

所以最终地址为:0x40004800 + 0x004#define USART_DR_Base 0x40004804

DMA的通道

因为有很多外设都可以使用DMA,比如ADC,I2C,SPI等等,所以,不同的外设就要选择属于自己的DMA通道,查找参考手册;

DMA通道

因此USART3_RX在这里会使用DMA1的通道3,这都是硬件上已经预先分配好的,我们需要遵循这个规则。所以在代码中我们做出相应的定义;如下所示;

DMA的中断

DMA支持三种中断:传输过半,传输完成,传输出错;

DMA中断

因此在使用是相当安全也相当灵活,而本文只是用了传输完成中断;如下定义了,传输完成中断的标志位,DMA1_FLAG_TC3也就对应了图中的TCIF;

USART接收回调函数

在STM32的HAL中封装了大量外设的回调函数,使用起来十分方便,但是标准库中则没有这样的做法,但是这里我们可以自己实现,rx_cbk就是回调,即串口数据接收完成就会执行已经注册的回调函数;

通过使用接口usart_set_rx_cbk进行回调函数的注册,pargs为将传递的参数指针;

头文件源码

DMA的基本配置

串口接收DMA的配置在函数dma_init中;

已经定义了数据缓冲区,如下:

因此需要在DMA的配置中设置USART_DR的地址,和数据缓冲区的地址,以及两者的大小;还有就是数据流向;

  • 寄存器流向内存;

  • 内存流向寄存器;这个需要搞清楚;相关配置如下所示;

注意:DMA_DIR_PeripheralSRC表示,外设作为源地址,数据是从外设寄存器流向内存,即DMA会把数据从地址USART_DR_Base搬运到RxBuffer去。如果这个地方搞错,会导致RxBuffer始终没有你想要的数据。

环形队列接收数据

线性缓冲区会因为缓冲器接收数据已满导致无法继续接收的问题;而环形队列进行接收的话,会自动进行覆盖,这样一来,在读取数据的时候,也要配置一个环形队列进行数据处理,下面的配置是把DMA配置为循环模式;

在结构体user_uart_mod中,则用两个变量分别指向队首head和队尾tail;具体数据的读取在函数USART3_IRQHandler中,会把数据从内存的RxBuffer读取到结构体user_uart_mod的成员变量rx_buf中;最终调用回调函数。

函数原型

usart_driver.c

参考用例

这里需要调用usart_init,并设置回调函数,如果不设置,则不会执行回调。

总结

本文简单介绍了基于STM32基于DMA,利用串口空闲中断进行串口数据接收的具体配置和实现方法,代码基于标准库3.5版本;

因为标准库ST目前已经不再更新,并且ST提供了cubemx工具可以进行基于HAL库和LL库的外设快速配置,从而简化大量工作;当然为了不掉头发感觉撸寄存器也不错,最终适合自己的才是最好的。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。