怎么使用DMA去收发串口的数据？

1. 串口为什么要使用DMA？好处？

提高系统实时性：stm32单片机的串口没有FIFO，使用字节中断的方式去接收，会频繁进入中断，影响系统实时性。好在stm32的串口可以级联DMA使用，在大数据量连续发送/接收的场合尤为实用。
降低CPU负载：而且使用DMA传输数据不需要CPU控制流程，只要设置内存起始地址和传输数量，DMA会自动接管传输过程，CPU在这时可以去处理其他任务，在通信多的应用中，可以极大的降低CPU负载。
这次就有一个活儿，要同时使用6路串口：1路做485通信，其他5路连接传感器。传感器的默认数据流帧率为100Hz，每帧10~30字节不等。
如使用字节中断的接收方式：光是5路传感器，每秒就能进入中断1万次。再跑个RTOS和几个任务，怕是很拖累任务的执行。
而使用串口+dma的方式：可以把5路传感器的中断频率从1万次左右，降到100*5=500Hz。（DMA的中断次数只跟帧率有关）

2. 什么是DMA？

DMA(Direct Memory Access，直接内存访问) ，主要用来做内存/外设间的数据传输，且不需要CPU进行直接控制。它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依赖于 CPU 的大量程序或中断。
我们使用DMA，主要用于内存与外设间的数据传输，当然内存和内存之间的数据拷贝也是可以的。整个传输流程不需要CPU程序控制，我们只要等DMA传输好后直接读取指定内存段就好。可极大减轻传输过程中的CPU负载。






3.该怎么使用DMA去收发串口的数据？

在内存中开辟一小段，用于DMA的收发缓存。
根据手册，指定需要通信的外设的通道和数据流。
指定DMA单次传输模式、收发长度。
使能传输。
stm32F4的DMA数据流（Stream）和通道（Channel）对应的不同外设：










注意事项：每个外设的通道和数据流都是分开的。并不是每个数据流只能用一个通道，可以将每一个通道或者数据流的所有外设同时使用。    但DMA传输会占用AHB总线，过度使用DMA会降低CPU的处理带宽。






4.串口DMA怎么去收发不等长的数据？

既然使用了DMA做数据传输，当然也要知道什么时候DMA传输完成。
stm32F4的DMA有5种中断事件：半传输、传输完成、传输错误、FIFO上溢/下溢、直接模式错误。
当我们指定DMA接收多少字节时候，可以使用半传输/传输完成中断。当接收到指定字节数后，会触发像应中断。
可这样有一个问题，我接收串口数据流不是固定长度的，时长时短。就算是固定长度的，也并不能保证不丢数据，一旦丢失数据，整个字节顺序也会乱掉，接收的数据也不会完整。





好在stm32的串口还有个IDLE空闲中断。当串口外设上的数据流消失，检测到空闲帧时，会触发IDLE中断。
所以使用串口和DMA发送数据时，可以使用传输完成中断来通知CPU数据传输完成。
接收数据时，使用串口的 IDLE中断来通知CPU已经接收到一帧连续数据。
局限：这种方式可以完整的接收每一帧数据，局限在于stm32的IDLE中断，只能是空闲一帧数据时就会被触发。像MODBUS需要1.5字节、3.5字节检测的场合，并不能直接使用。仅适用于数据流连续且非常稳定的场合。







5.stm32F4的USART2+DMA+IDLE 串口收发数据程序。
"usart2_dma.c"


#include "usart2_dma.h"

//初始化IO 串口2
//bound:波特率          
void UART2_Init(u32 bound)
{
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
       
        RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE); //使能GPIOA时钟
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);//使能USART2时钟

        //串口2引脚复用映射
        GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource2,GPIO_AF_USART2); //GPIOA2复用为USART2
        GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_USART2); //GPIOA3复用为USART2
       
        //USART2   
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3; //GPIOA2与GPIOA3
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;        //速度100MHz
        GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
        GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
        GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化PA2，PA3
       
        //PG8推挽输出，485模式控制  
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; //GPIOG8
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//输出
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;        //速度100MHz
        GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽输出
        GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
        GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure); //初始化PG8
       
        //USART2 初始化设置
        USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//波特率设置
        USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
        USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
        USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
        USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
        USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;        //收发模式
        USART_Init(USART2, &USART_InitStructure); //初始化串口2
       
        USART_Cmd(USART2, ENABLE);  //使能串口 2
        USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_TC);
       
#if EN_USART2_RX       
        USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启接受中断

        //Usart2 NVIC 配置
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3;//抢占优先级3
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =3;                //子优先级3
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                        //IRQ通道使能
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);        //根据指定的参数初始化VIC寄存器
#endif
}

//DMA缓存长度配置
uint8_t UART2_DMA_Tx_Buff[30];
#define UART2_DMA_Tx_LEN 30
uint8_t UART2_DMA_Rx_Buff[30];
#define UART2_DMA_Rx_LEN 30

void uart2_dma_rx_configuration(void)
{
        /*定义DMA初始化结构体*/
        DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;
        /*定义中断结构体*/
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
        /*使能DMA外设时钟*/
        RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1, ENABLE);
       
        /*UART2 DMA1 Stream5 Channel_4 接收配置*/
        DMA_DeInit(DMA1_Stream5);
        DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_4;                                                        //DMA通道配置
        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&USART2->DR);                //DMA外设基地址
        DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)UART2_DMA_Rx_Buff;        //DMA内存基地址,把接收到的数据放到哪儿
        DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;                                        //DMA数据传输方向，从外设读取写入到内存，外设作为数据来源
        DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = UART2_DMA_Rx_LEN;                                        //DMA通道的缓存的大小，一次接收的最大字节数
        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;                //设置DMA的外设递增模式，外设地址寄存器不递增
        DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;                                        //设置DMA的内存递增模式，内存地址寄存器递增
        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;        //外设数据字长，数据宽度为8位
        DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;                        //内存数据字长，数据宽度为8位
        DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;                                                        //设置DMA的传输模式，工作在正常模式，即满了不再接收，而不是循环储存
        DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;                                        //设置DMA的优先级别，非常高的优先级
        DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;                                        //指定如果FIFO模式或直接模式将用于指定的流 ： 不使能FIFO模式
        DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull;                //指定了FIFO阈值水平
        DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;                                //指定的Burst转移配置内存传输
        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;                //指定的Burst转移配置外围转移
        DMA_Init(DMA1_Stream5, &DMA_InitStructure);                                                                //配置DMA1的通道
       
        /*设置UART2 中断触发模式*/
        //配置中断  
        //NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_3);
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;               //通道设置为串口中断  
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;       //中断占先等级
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;              //中断响应优先级
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                 //打开中断  
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
        //中断配置
//        USART_ITConfig(USART2,USART_IT_TC,DISABLE);                // Transmit Complete，发送完成中断。开启串口发送完成中断，发送一个字节就会进入中断，只需要清除中断标志位，不需要关闭中断
        USART_ITConfig(USART2,USART_IT_RXNE,DISABLE);        //RX NO Empty，RX非空，RX有数据中断。开启串口接受中断，使用DMA接收时要失能这个，使能空闲中断
//        USART_ITConfig(USART2,USART_IT_TXE,DISABLE);        //TX Empty，TX为空，发送寄存器DR清零。发送寄存器空闲中断，发送完一个字节后，必须关闭这个中断，否则只要寄存器为空值，就会反复进入中断
        USART_ITConfig(USART2,USART_IT_IDLE,ENABLE);        //开启串口空闲中断
       
        /*开启DMA接收*/
        DMA_Cmd(DMA1_Stream5,ENABLE);                                                        //使能DMA接收通道
        //USART_DMACmd(USART2,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);                        //采用DMA方式发送
        USART_DMACmd(USART2,USART_DMAReq_Rx,ENABLE);                        //采用DMA方式接收
}

void uart2_dma_tx_configuration(void)
{
        /*定义DMA初始化结构体*/
        DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;
        /*定义中断结构体*/
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
        /*使能DMA外设时钟*/
        RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1, ENABLE);
       
        /*UART2 DMA1 Stream6 Channel_4 发送配置*/
        DMA_DeInit(DMA1_Stream6);
        DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_4;                                                        //DMA通道配置
        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&USART2->DR);                //DMA外设基地址
        DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)UART2_DMA_Tx_Buff;        //DMA内存基地址,把接收到的数据放到哪儿
        DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral;                                        //DMA数据传输方向，从内存到外设发送，外设作为数据传输目的地
        DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = UART2_DMA_Tx_LEN;                                        //DMA通道的缓存的大小，一次发送的最大字节数
        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;                //设置DMA的外设递增模式，外设地址寄存器不递增
        DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;                                        //设置DMA的内存递增模式，内存地址寄存器递增
        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;        //外设数据字长，数据宽度为8位
        DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;                //内存数据字长，数据宽度为8位
        DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;                                                        //设置DMA的传输模式，工作在正常模式，即满了不再接收，而不是循环储存
        DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;                                                //设置DMA的优先级别，非常高的优先级
        DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;                                        //指定如果FIFO模式或直接模式将用于指定的流 ： 不使能FIFO模式
        DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull;                //指定了FIFO阈值水平
        DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;                                //指定的Burst转移配置内存传输
        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;                //指定的Burst转移配置外围转移      
        DMA_Init(DMA1_Stream6, &DMA_InitStructure);                                                                //配置DMA1的通道
       
        /*设置UART2 中断触发模式*/
        //DMA发送中断设置
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Stream6_IRQn;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
        //中断配置
        USART_ITConfig(USART2,USART_IT_TC,DISABLE);                // Transmit Complete，发送完成中断。开启串口发送完成中断，发送一个字节就会进入中断，只需要清除中断标志位，不需要关闭中断
        USART_ITConfig(USART2,USART_IT_TXE,DISABLE);        //TX Empty，TX为空，发送寄存器DR清零。发送寄存器空闲中断，发送完一个字节后，必须关闭这个中断，否则只要寄存器为空值，就会反复进入中断
        //使能中断
        DMA_ITConfig(DMA1_Stream6,DMA_IT_TC,ENABLE);
       
        /*开启DMA发送*/
        DMA_Cmd(DMA1_Stream6,ENABLE);                                                        //使能DMA接收通道
        USART_DMACmd(USART2,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);                        //采用DMA方式发送
}

uint16_t len = 0;    //本帧接收到的字节长度
void USART2_IRQHandler(void)
{
    //接收完成中断处理
    if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_IDLE) != RESET)
    {
        USART2->SR;
        USART2->DR; //清USART_IT_IDLE标志
        //关闭DMA
        DMA_Cmd(DMA1_Stream5,DISABLE);
        //清除标志位
        DMA_ClearFlag(DMA1_Stream5,DMA_FLAG_TCIF5);
        //获得接收帧帧长
        len = UART2_DMA_Rx_LEN - DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Stream5);
               
        /* 对接收数据处理 */
        //memset(buf,0,UART2_DMA_Rx_LEN);
        //memcpy(buf,UART2_DMA_Rx_Buff,len);
               
        /* 开始下一帧接收准备 */
        //设置传输数据长度
        DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream5,UART2_DMA_Rx_LEN);
        //打开DMA
        DMA_Cmd(DMA1_Stream5,ENABLE);
    }
}

void DMA1_Stream6_IRQHandler(void)
{
   
}
"usart2_dma.h"


#ifndef __USART2_DMA_H
#define __USART2_DMA_H
#include "stdio.h"
#include "stm32f4xx_conf.h"

#define EN_USART2_RX         1                        //使能（1）/禁止（0）串口2接收

void UART2_Init(u32 bound);
void uart2_dma_rx_configuration(void);
void uart2_dma_tx_configuration(void);

#endif
"main.c"


int main(void)
{
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
        delay_init(168);                //延时初始化
       
        UART2_Init(115200);
        uart2_dma_rx_configuration();
        //uart2_dma_tx_configuration();
       
        while(1)
        {
                delay_ms(500);
        }
}



6.注意事项
main.c 中只使用到了 USART2 + DMA + IDLE 的RX接收。


TX-DMA发送代码是支持的，只不过没在main.c中添加测试代码。


TX-DMA发送同理接收，每次传输都要使能下 DMA。



7. 相关应用链接

stm32F1 + USART1 + DMA接收不等长长度数据：https://blog.csdn.net/Mark_md/article/details/107320593
stm32F4 + USART3/4/5/6 + DMA接收不等长长度数据：