实现STM32实现串口通过DMA接收和发送未知长度的的帧？

STM32

本帖最后由 lotusp 于 2014-3-19 17:54 编辑

前言：开始学USART+DMA的时候看到帖子《STM32 UART DMA实现未知数据长度接收》，觉得方法妙极了。此下出自此帖子——（整体的思路是这样的，一开始设置好DMA接收，可以把缓冲区长度设置为帧最大长度，我们可以把RX连接到定时器的管脚输入端，并且一开始设置输入并且使能引脚下降沿中断，当帧的第一个字节发送时，因为起始位为低电平，空闲时UART为高电平，满足条件，进入中断，禁止中断，并且在中断中开启定时器，该定时器工作在复位模式，上升沿复位，并且设置好定时器输出比较值为超时时间，比如20ms，这样，在传输后面字节时，肯定会有高低电平出现，即便是传输的是0x00，0xFF，虽然UART数据区不变，但是都为1，或都为0，但是因为起始位为低电平，停止位是高电平，所以肯定会有上升沿，定时器会一直复位，输出定时器的计数器一直到达不了输出比较值，当一帧传输结束后，定时在最后一个字节复位后，由于没有数据继续到达，无法复位，则计数器就能计到输出比较值，这时发出中断，在定时器中断中可以计算出接收数据的长度，并且通知外部数据已经接收完毕。）
今天我在工作中调通了另一种USART+DMA接收未知数据长度的接收，使用的是USRAT空闲总线中断接收，这种方法也在网站上比较多见，以前没试过，今天才知道如此的爽，另外我使用DMA发送USART数据替代了以前的查询法发送，发现更加爽了。其速度快了很多，尤其是在大量数据传输与发送的时候其优势更加明显。
我举个例子：1、后台数据-》USART1-》 USART2-》其它设备，其它设备数据-》USART2-》 USART1-》后台，这两个数据过程也可能同时进行。
2、由于硬件的限制，USART1和USART2的传输波特率不一样，比如USART1使用GPRS通信，USART2使用短距离无线通信；或者USART1使用以太网通信，USART2使用485总线通信。
由于在寝室只有笔记本电脑，只有一个串口转USB，没办法实现两个串口之间的数据转发了，只好实现串口各自的数据转发。
现在我把我实现的过程简单描述一下：
1、初始化设置：USART1_RX+DMA1_ Channel5，USART2_RX+DMA1_ Channel6，USART1_TX+DMA1_ Channel4，USART2_TX+DMA1_ Channel7（具体设置请看程序包）。
2、当数据发送给USART1接收完毕时候会引起USART1的串口总线中断，计算DMA1_ Channel5内存数组剩余容量，得到接收的字符长度。将接收的字符复制给DMA1_ Channel4内存数组，启动DMA1_ Channel4通道传输数据，（传输完成需要关闭。）下一次数据接收可以在启动DMA1_ Channel4时候就开始，不需要等待DMA1_ Channel4数据传输完成。但是上一次DMA1_ Channel4完成之前，不可以将数据复制给DMA1_ Channel4内存数组，会冲掉以前数据。
3、 USART2类同USART1。
呵呵，下面贴程序：IO口定义：
void GPIO_Configuration（void）
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
/* 第1步：打开GPIO和USART部件的时钟 */
RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO， ENABLE）;
RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_USART1， ENABLE）;
/* 第2步：将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;
/* 第3步：将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式
由于CPU复位后，GPIO缺省都是浮空输入模式，因此下面这个步骤不是必须的
但是，我还是建议加上便于阅读，并且防止其它地方修改了这个口线的设置参数
*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;
/* 第1步：打开GPIO和USART2部件的时钟 */
//RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_AFIO， ENABLE）;
RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_USART2， ENABLE）;
/* 第2步：将USART2 Tx的GPIO配置为推挽复用模式 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;
/* 第3步：将USART2 Rx的GPIO配置为浮空输入模式
由于CPU复位后，GPIO缺省都是浮空输入模式，因此下面这个步骤不是必须的
但是，我还是建议加上便于阅读，并且防止其它地方修改了这个口线的设置参数
*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;
/* 第3步已经做了，因此这步可以不做
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
*/
GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;
}
串口初始化：
void USART_Configuration（void）
{
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
/* 第4步：配置USART参数
- BaudRate = 115200 baud
- Word Length = 8 Bits
- One Stop Bit
- No parity
- Hardware flow control disabled （RTS and CTS signals）
- Receive and transmit enabled
*/
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 19200;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_Init（USART1， &USART_InitStructure）;
//空闲中断
USART_ITConfig（USART1， USART_IT_IDLE ， ENABLE）;
/* 第5步：使能 USART，配置完毕 */
USART_Cmd（USART1， ENABLE）;
/* CPU的小缺陷：串口配置好，如果直接Send，则第1个字节发送不出去
如下语句解决第1个字节无法正确发送出去的问题 */
USART_ClearFlag（USART1， USART_FLAG_TC）; /* 清发送外城标志，Transmission Complete flag */
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_Init（USART2， &USART_InitStructure）;
USART_ITConfig（USART2， USART_IT_IDLE ， ENABLE）;//开启空闲，帧错，噪声，校验错中断
USART_Cmd（USART2， ENABLE）;
/* CPU的小缺陷：串口配置好，如果直接Send，则第1个字节发送不出去
如下语句解决第1个字节无法正确发送出去的问题 */
USART_ClearFlag（USART2， USART_FLAG_TC）; /* 清发送外城标志，Transmission Complete flag */
}
DMA配置：
void DMA_Configuration（void）
{
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
/* DMA clock enable */
RCC_AHBPeriphClockCmd（RCC_AHBPeriph_DMA1， ENABLE）;//DMA1
/* DMA1 Channel4 （triggered by USART1 Tx event） Config */
DMA_DeInit（DMA1_Channel4）;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = 0x40013804;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = （uint32_t）USART1_SEND_DATA;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 512;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
DMA_Init（DMA1_Channel4， &DMA_InitStructure）;
DMA_ITConfig（DMA1_Channel4， DMA_IT_TC， ENABLE）;
DMA_ITConfig（DMA1_Channel4， DMA_IT_TE， ENABLE）;
/* Enable USART1 DMA TX request */
USART_DMACmd（USART1， USART_DMAReq_Tx， ENABLE）;
DMA_Cmd（DMA1_Channel4， DISABLE）;
/* DMA1 Channel5 （triggered by USART2 Tx event） Config */
DMA_DeInit（DMA1_Channel7）;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = 0x40004404;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = （uint32_t）USART2_SEND_DATA;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 512;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
DMA_Init（DMA1_Channel7， &DMA_InitStructure）;
DMA_ITConfig（DMA1_Channel7， DMA_IT_TC， ENABLE）;
DMA_ITConfig（DMA1_Channel7， DMA_IT_TE， ENABLE）;
/* Enable USART1 DMA TX request */
USART_DMACmd（USART2， USART_DMAReq_Tx， ENABLE）;
DMA_Cmd（DMA1_Channel7， DISABLE）;
/* DMA1 Channel5 （triggered by USART1 Rx event） Config */
DMA_DeInit（DMA1_Channel5）;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = 0x40013804;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = （uint32_t）USART1_RECEIVE_DATA;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 512;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
DMA_Init（DMA1_Channel5， &DMA_InitStructure）;
DMA_ITConfig（DMA1_Channel5， DMA_IT_TC， ENABLE）;
DMA_ITConfig（DMA1_Channel5， DMA_IT_TE， ENABLE）;
/* Enable USART1 DMA RX request */
USART_DMACmd（USART1， USART_DMAReq_Rx， ENABLE）;
DMA_Cmd（DMA1_Channel5， ENABLE）;
/* DMA1 Channel6 （triggered by USART1 Rx event） Config */
DMA_DeInit（DMA1_Channel6）;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = 0x40004404;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = （uint32_t）USART2_RECEIVE_DATA;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 512;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
DMA_Init（DMA1_Channel6， &DMA_InitStructure）;
DMA_ITConfig（DMA1_Channel6， DMA_IT_TC， ENABLE）;
DMA_ITConfig（DMA1_Channel6， DMA_IT_TE， ENABLE）;
/* Enable USART2 DMA RX request */
USART_DMACmd（USART2， USART_DMAReq_Rx， ENABLE）;
DMA_Cmd（DMA1_Channel6， ENABLE）;
}
中断优先级配置：
void NVIC_Configuration（void）
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
/* Configure one bit for preemption priority */
NVIC_PriorityGroupConfig（NVIC_PriorityGroup_2）;
/* Enable the USART1 Interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;
/* Enable the USART2 Interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;
//Enable DMA Channel4 Interrupt
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel4_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;
//Enable DMA Channel7 Interrupt
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel7_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;
/*Enable DMA Channel5 Interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel5_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;
/*Enable DMA Channel6 Interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel6_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;
}
数组定义，含义如题名：
u8 USART1_SEND_DATA［512］;
u8 USART2_SEND_DATA［512］;
u8 USART1_RECEIVE_DATA［512］;
u8 USART2_RECEIVE_DATA［512］;
u8 USART1_TX_Finish=1;// USART1发送完成标志量
u8 USART2_TX_Finish=1; // USART2发送完成标志量
USART1中断服务函数
void USART1_IRQHandler（void）
{
u16 DATA_LEN;
u16 i;
if（USART_GetITStatus（USART1， USART_IT_IDLE）！= RESET）//如果为空闲总线中断
{
DMA_Cmd（DMA1_Channel5， DISABLE）;//关闭DMA，防止处理其间有数据
//USART_RX_STA = USART1-》SR;//先读SR，然后读DR才能清除
//USART_RX_STA = USART1-》DR;
DATA_LEN=512-DMA_GetCurrDataCounter（DMA1_Channel5）;
if（DATA_LEN 》 0）
{
while（USART1_TX_Finish==0）//等待数据传输完成才下一次
{
;
}
//将数据送DMA存储地址
for（i=0;i《DATA_LEN;i++）
{
USART1_SEND_DATA［i］=USART1_RECEIVE_DATA［i］;
}
//USART用DMA传输替代查询方式发送，克服被高优先级中断而产生丢帧现象。
DMA_Cmd（DMA1_Channel4， DISABLE）; //改变datasize前先要禁止通道工作
DMA1_Channel4-》CNDTR=DATA_LEN; //DMA1，传输数据量
USART1_TX_Finish=0;//DMA传输开始标志量
DMA_Cmd（DMA1_Channel4， ENABLE）;
}
//DMA_Cmd（DMA1_Channel5， DISABLE）;//关闭DMA，防止处理其间有数据
DMA_ClearFlag（DMA1_FLAG_GL5 | DMA1_FLAG_TC5 | DMA1_FLAG_TE5 | DMA1_FLAG_HT5）;//清标志
DMA1_Channel5-》CNDTR = 512;//重装填
DMA_Cmd（DMA1_Channel5， ENABLE）;//处理完，重开DMA
//读SR后读DR清除Idle
i = USART1-》SR;
i = USART1-》DR;
}
if（USART_GetITStatus（USART1， USART_IT_PE | USART_IT_FE | USART_IT_NE）！= RESET）//出错
{
USART_ClearITPendingBit（USART1， USART_IT_PE | USART_IT_FE | USART_IT_NE）;
}
USART_ClearITPendingBit（USART1， USART_IT_TC）;
USART_ClearITPendingBit（USART1， USART_IT_IDLE）;
}
USART2中断服务函数
void USART2_IRQHandler（void）
{
u16 DATA_LEN;
u16 i;
if（USART_GetITStatus（USART2， USART_IT_IDLE）！= RESET） //如果为空闲总线中断
{
DMA_Cmd（DMA1_Channel6， DISABLE）;//关闭DMA，防止处理其间有数据
//USART_RX_STA = USART1-》SR;//先读SR，然后读DR才能清除
//USART_RX_STA = USART1-》DR;
DATA_LEN=512-DMA_GetCurrDataCounter（DMA1_Channel6）;
if（DATA_LEN 》 0）
{
while（USART2_TX_Finish==0）//等待数据完成才下一次
{
;
}
//将数据送DMA存储地址
for（i=0;i《DATA_LEN;i++）
{
USART2_SEND_DATA［i］=USART2_RECEIVE_DATA［i］;
}
//USART用DMA传输替代查询方式发送，克服被高优先级中断而产生丢帧现象。
DMA_Cmd（DMA1_Channel7， DISABLE）; //改变datasize前先要禁止通道工作
DMA1_Channel7-》CNDTR=DATA_LEN; //DMA1，传输数据量
USART2_TX_Finish=0;//DMA传输开始标志量
DMA_Cmd（DMA1_Channel7， ENABLE）;
}
//DMA_Cmd（DMA1_Channel5， DISABLE）;//关闭DMA，防止处理其间有数据
DMA_ClearFlag（DMA1_FLAG_GL6 | DMA1_FLAG_TC6 | DMA1_FLAG_TE6 | DMA1_FLAG_HT6）;//清标志
DMA1_Channel6-》CNDTR = 512;//重装填
DMA_Cmd（DMA1_Channel6， ENABLE）;//处理完，重开DMA
//读SR后读DR清除Idle
i = USART2-》SR;
i = USART2-》DR;
}
if（USART_GetITStatus（USART2， USART_IT_PE | USART_IT_FE | USART_IT_NE）！= RESET）//出错
{
USART_ClearITPendingBit（USART2， USART_IT_PE | USART_IT_FE | USART_IT_NE）;
}
USART_ClearITPendingBit（USART2， USART_IT_TC）;
USART_ClearITPendingBit（USART2， USART_IT_IDLE）;
}
DMA1_Channel5中断服务函数
void DMA1_Channel5_IRQHandler（void）
{
DMA_ClearITPendingBit（DMA1_IT_TC5）;
DMA_ClearITPendingBit（DMA1_IT_TE5）;
DMA_Cmd（DMA1_Channel5， DISABLE）;//关闭DMA，防止处理其间有数据
DMA1_Channel5-》CNDTR = 580;//重装填
DMA_Cmd（DMA1_Channel5， ENABLE）;//处理完，重开DMA
}
DMA1_Channel6中断服务函数
void DMA1_Channel6_IRQHandler（void）
{
DMA_ClearITPendingBit（DMA1_IT_TC6）;
DMA_ClearITPendingBit（DMA1_IT_TE6）;
DMA_Cmd（DMA1_Channel6， DISABLE）;//关闭DMA，防止处理其间有数据
DMA1_Channel6-》CNDTR = 580;//重装填
DMA_Cmd（DMA1_Channel6， ENABLE）;//处理完，重开DMA
}
DMA1_Channel4中断服务函数
//USART1使用DMA发数据中断服务程序
void DMA1_Channel4_IRQHandler（void）
{
DMA_ClearITPendingBit（DMA1_IT_TC4）;
DMA_ClearITPendingBit（DMA1_IT_TE4）;
DMA_Cmd（DMA1_Channel4， DISABLE）;//关闭DMA
USART1_TX_Finish=1;//置DMA传输完成
}
DMA1_Channel7中断服务函数
//USART2使用DMA发数据中断服务程序
void DMA1_Channel7_IRQHandler（void）
{
DMA_ClearITPendingBit（DMA1_IT_TC7）;
DMA_ClearITPendingBit（DMA1_IT_TE7）;
DMA_Cmd（DMA1_Channel7， DISABLE）;//关闭DMA
USART2_TX_Finish=1;//置DMA传输完成
}
复制代码呵呵，全部完，但是程序在开始启动时会出现自己发几个不知道什么字符，之后一切正常。如有什么问题，请大神指教。个人认为问题不大，因为在工作的时候通过STM32访问后台或者后台访问STM32大量的间隔密的数据时没有出现问题。而如果没有使用DMA，单帧数据发收可以，多帧数据经过USART1转USART2，就收不到从USART2反馈的第二帧数据了。不一定是速度上的问题，可能是我处理顺序的问题，但是不管是巧合，还是瞎撞的，总归解决办法的就是好办法。
工程下载地址：
USART_DMA_Interrupt.rar
说明文档下载地址：
STM32实现USART+DMA接收未知长度的数据和发送.rar