FreeRTOS例程4-串口DMA收发不定长数据

基础知识点

DMA

DMA(Direct Memory Access)，即直接内存存储，在一些数据的传输中，如串口、SPI等，采用DMA方式，传输过程不需要CPU参与，可用让CPU有更多的时间处理其他的事情。

STM32F4的DMA通道选择如下：

接下来的程序思路如下：

编程要点

DMA发送

串口DMA发送配置

由于是发送不定长的数据，先不需要配置发送的长度，在每次的发送时，再配置。

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//串口DMA发送配置
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void dma_uart_tx_init()
{DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2,ENABLE);//DMA2时钟使能 DMA_DeInit(Uart_Tx_DMAStream);//使用----->DMA2_Stream7while (DMA_GetCmdStatus(Uart_Tx_DMAStream) != DISABLE){}//等待DMA可配置 /* 配置 DMA Stream */DMA_InitStructure.DMA_Channel            = DMA_Channel_4;              //通道选择DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&USART1->DR;           //目的：DMA外设地址DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr    = (u32)SendBuff;              //源：DMA存储器0地址DMA_InitStructure.DMA_DIR                = DMA_DIR_MemoryToPeripheral; //方向：存储器到外设模式//DMA_InitStructure.DMA_BufferSize       = BUF_SIZE;                   //长度：数据传输量(先不配置)DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc      = DMA_PeripheralInc_Disable;  //外设非增量模式DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc          = DMA_MemoryInc_Enable;       //存储器增量模式DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;//外设数据长度:8位DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize     = DMA_MemoryDataSize_Byte;    //存储器数据长度:8位DMA_InitStructure.DMA_Mode               = DMA_Mode_Normal;            //使用普通模式 DMA_InitStructure.DMA_Priority           = DMA_Priority_Medium;        //DMA优先级：中等优先级DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode           = DMA_FIFOMode_Disable;       //FIFO模式 DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold      = DMA_FIFOThreshold_Full;     //FIFO大小DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst        = DMA_MemoryBurst_Single;     //存储器单次传输DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst    = DMA_PeripheralBurst_Single; //外设单次传输DMA_Init(Uart_Tx_DMAStream, &DMA_InitStructure);//初始化DMA Stream//中断配置DMA_ITConfig(Uart_Tx_DMAStream,DMA_IT_TC,ENABLE);  //配置DMA发送完成后产生中断NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA2_Stream7_IRQn;//NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=7;//抢占优先级8NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =0;        //子优先级0NVIC_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USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);  //使能串口1的DMA发送DMA_Cmd (Uart_Tx_DMAStream,DISABLE);//先不要使能DMA！
}

DMA发送完成中断

DMA发送完成后，触发DMA发送完成中断，这里可用释放自定义的DMA发送完成信号量，表明下次的DMA传输可用进行。

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//DMA发送完成中断服务程序
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void DMA2_Stream7_IRQHandler(void)
{BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken;//printf("ooooooo\r\n");if(DMA_GetITStatus(Uart_Tx_DMAStream,DMA_IT_TCIF7)!= RESET) //检查DMA传输完成中断 DMA_IT_TCIF7{DMA_ClearITPendingBit(Uart_Tx_DMAStream,DMA_IT_TCIF7); //printf("dma tx ok\r\n");if(uartDMATCSemaphore!=NULL){//释放二值信号量xSemaphoreGiveFromISR(uartDMATCSemaphore,&xHigherPriorityTaskWoken);   //释放DMA传输完成二值信号量}portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);//如果需要的话进行一次任务切换}
}

DMA发送函数接口

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//串口DMA发送函数
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void uart_DMA_send(u8 *str,u16 ndtr)
{u8 i;u8 *p=str;while(xSemaphoreTake(uartDMATCSemaphore,2)!=pdTRUE);//获取信号量，等待DMA发送可用DMA_Cmd(Uart_Tx_DMAStream, DISABLE);                      //关闭DMA传输 while (DMA_GetCmdStatus(Uart_Tx_DMAStream) != DISABLE){} //确保DMA可以被设置  DMA_SetCurrDataCounter(Uart_Tx_DMAStream,ndtr);          //数据传输量 for(i=0;i<ndtr;i++){SendBuff[i]=*p++;}DMA_Cmd(Uart_Tx_DMAStream, ENABLE);                      //开启DMA传输
}

DMA接收

串口DMA接收配置

需要配置一个接收地址和一个接收长度，用于DMA接收数据的暂存。

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//串口DMA接收配置
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void dma_uart_rx_init()
{DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2,ENABLE);//DMA2时钟使能 DMA_DeInit(Uart_Rx_DMAStream);//使用----->DMA2_Stream5while (DMA_GetCmdStatus(Uart_Rx_DMAStream) != DISABLE){}//等待DMA可配置 /* 配置 DMA Stream */DMA_InitStructure.DMA_Channel            = DMA_Channel_4;              //通道选择DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&USART1->DR;           //源：DMA外设地址DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr    = (u32)ReceiveBuff;           //目的：DMA存储器0地址DMA_InitStructure.DMA_DIR                = DMA_DIR_PeripheralToMemory; //方向：外设到存储器模式DMA_InitStructure.DMA_BufferSize         = BUF_SIZE;                   //长度：数据传输量DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc      = DMA_PeripheralInc_Disable;  //外设非增量模式DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc          = DMA_MemoryInc_Enable;       //存储器增量模式DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;//外设数据长度:8位DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize     = DMA_MemoryDataSize_Byte;    //存储器数据长度:8位DMA_InitStructure.DMA_Mode               = DMA_Mode_Normal;            //使用普通模式 DMA_InitStructure.DMA_Priority           = DMA_Priority_Medium;        //DMA优先级：中等优先级DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode           = DMA_FIFOMode_Disable;       //FIFO模式 DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold      = DMA_FIFOThreshold_Full;     //FIFO大小DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst        = DMA_MemoryBurst_Single;     //存储器单次传输DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst    = DMA_PeripheralBurst_Single; //外设单次传输DMA_Init(Uart_Rx_DMAStream, &DMA_InitStructure);//初始化DMA StreamUSART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Rx,ENABLE);  //使能串口1的DMA接收DMA_Cmd (Uart_Rx_DMAStream,ENABLE);//使能
}

串口空闲中断

串口空闲中断的作用与上一篇FreeRTOS例程3-串口中断接收不定长的数据与二值信号量的使用介绍的一样，都是在发送完一串字符后被触发，这次由于使用了DMA接收，所以接收的数据在DMA缓冲区，且接收的数据长度可用根DMA接收通道的总长度与剩余长度的差值来计算，将接收的数据复制出来使用即可，同时释放自定义的串口空闲信号量，以便其它任务可用及时获取串口接收到的数据。

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//串口1空闲中断服务程序，用于DMA接收
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void USART1_IRQHandler(void)
{uint8_t data;//接收数据暂存变量BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken;if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET)//空闲中断{data = USART1->SR;data = USART1->DR;DMA_Cmd(Uart_Rx_DMAStream,DISABLE);//关闭DMA接收while (DMA_GetCmdStatus(Uart_Rx_DMAStream) != DISABLE){}  //确保DMA可以被设置 rx_cnt = BUF_SIZE - DMA_GetCurrDataCounter(Uart_Rx_DMAStream);//得到真正接收数据个数  DMA_SetCurrDataCounter(Uart_Rx_DMAStream,BUF_SIZE);//重新设置接收数据个数    //printf("rx_cnt:%d\r\n",rx_cnt);memcpy(rxbuf,ReceiveBuff,rx_cnt);//先复制出来，防止下次的数据来了之后将其覆盖DMA_ClearFlag(Uart_Rx_DMAStream,DMA_FLAG_TCIF5 | DMA_FLAG_FEIF5 | DMA_FLAG_DMEIF5 | DMA_FLAG_TEIF5 | DMA_FLAG_HTIF5);//这里的各种标志还没搞懂DMA_Cmd(Uart_Rx_DMAStream,ENABLE); //开启DMA接收if(uartRxIDLESemaphore!=NULL){//printf("nnnnnnn\r\n");//释放二值信号量xSemaphoreGiveFromISR(uartRxIDLESemaphore,&xHigherPriorityTaskWoken);//释放串口空闲中断二值信号量}portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);//如果需要的话进行一次任务切换}
}

串口配置与测试任务

串口配置

基础的GPIO配置，以及串口空闲中断配置，并调用上面的串口DMA发送与接收配置。

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//串口配置
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void uart_init(u32 bound)
{//GPIO端口设置GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE); //使能GPIOA时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//使能USART1时钟//串口1对应引脚复用映射GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1); //GPIOA9复用为USART1GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1); //GPIOA10复用为USART1//USART1端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; //GPIOA9与GPIOA10GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF;             //复用功能GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;         //速度50MHzGPIO_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PA9，PA10//USART1 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(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1//DMA Configdma_uart_tx_init();//串口DMA发送配置dma_uart_rx_init();//串口DMA接收配置USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);//开启串口空闲中断//Usart1 NVIC 配置NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;       //串口1中断通道NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=6; //抢占优先级8NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =0;       //子优先级0NVIC_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USART_Cmd(USART1, ENABLE);  //使能串口1
}

测试任务

创建DMA发送完成信号量和串口空闲信号量，并先释放DMA发送完成信号量，用于第一次DMA发送时获取信号量。然后测试两条DMA发送不定长字符串，最后测试DMA接收不定长字符串。

//打印任务函数(测试任务)
void print_task(void *pvParameters)
{//创建二值信号量uartDMATCSemaphore = xSemaphoreCreateBinary();uartRxIDLESemaphore = xSemaphoreCreateBinary();xSemaphoreGive(uartDMATCSemaphore);u8 str1[]="ma nong ai xue xi\r\n";uart_DMA_send(str1,sizeof(str1));u8 str2[]="xxpcb.github.io\r\n";uart_DMA_send(str2,sizeof(str2));BaseType_t err = pdFALSE;while(1){err=xSemaphoreTake(uartRxIDLESemaphore,5);    //获取信号量if(err==pdTRUE)                            //获取信号量成功{  uart_DMA_send("receive:",sizeof("receive:"));uart_DMA_send(rxbuf,rx_cnt);uart_DMA_send("\r\n",sizeof("\r\n"));rx_cnt=0;}}
}

实验结果

通过串口助手，可以先接收到DMA发送的两个字符串（第一条hello是测试串口的，不是DMA发的），然后通过串口调试助手发送两次nice to meet you，测试DMA接收。

hello
ma nong ai xue xi
xxpcb.github.io
receive:nice to meet you
receive:nice to meet you

完整工程代码已保存至GitHub:https://github.com/xxpcb/FreeRTOS-STM32F407-examples

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