一个严谨的STM32串口DMA发送&接收(1.5Mbps波特率)机制

2021年3月31日 16点热度 0条评论 来源: Acuity.

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1 前言

  直接存储器访问(Direct Memory Access),简称DMA。DMA是CPU一个用于数据从一个地址空间到另一地址空间“搬运”(拷贝)的组件,数据拷贝过程不需CPU干预,数据拷贝结束则通知CPU处理。因此,大量数据拷贝时,使用DMA可以释放CPU资源。DMA数据拷贝过程,典型的有:

  • 内存—>内存,内存间拷贝
  • 外设—>内存,如uart、spi、i2c等总线接收数据过程
  • 内存—>外设,如uart、spi、i2c等总线发送数据过程

2 串口有必要使用DMA吗

  串口(uart)是一种低速的串行异步通信,适用于低速通信场景,通常使用的波特率小于或等于115200bps。对于小于或者等于115200bps波特率的,而且数据量不大的通信场景,一般没必要使用DMA,或者说使用DMA并未能充分发挥出DMA的作用。

  对于数量大,或者波特率提高时,必须使用DMA以释放CPU资源,因为高波特率可能带来这样的问题:

  • 对于发送,使用循环发送,可能阻塞线程,需要消耗大量CPU资源“搬运”数据,浪费CPU
  • 对于发送,使用中断发送,不会阻塞线程,但需浪费大量中断资源,CPU频繁响应中断;以115200bps波特率,1s传输11520字节,大约69us需响应一次中断,如波特率再提高,将消耗更多CPU资源
  • 对于接收,如仍采用传统的中断模式接收,同样会因为频繁中断导致消耗大量CPU资源

  因此,高波特率场景下,串口非常有必要使用DMA。

3 实现方式

整体设计图

4 STM32串口使用DMA

  关于STM32串口使用DMA,不乏一些开发板例程及网络上一些博主的使用教程。使用步骤、流程、配置基本大同小异,正确性也没什么毛病,但都是一些基本的Demo例子,作为学习过程没问题;实际项目使用缺乏严谨性,数据量大时可能导致数据异常。

测试平台:

  • STM32F030C8T6
  • UART1/UART2
  • DMA1 Channel2—Channel5
  • ST标准库
  • 主频48MHz(外部12MHz晶振)

5 串口DMA接收

5.1 基本流程

串口接收流程图

5.2 相关配置

关键步骤

【1】初始化串口

【2】使能串口DMA接收模式,使能串口空闲中断

【3】配置DMA参数,使能DMA通道buf半满(传输一半数据)中断、buf溢满(传输数据完成)中断

为什么需要使用DMA 通道buf半满中断?

  很多串口DMA模式接收的教程、例子,基本是使用了“空间中断”+“DMA传输完成中断”来接收数据。实质上这是存在风险的,当DMA传输数据完成,CPU介入开始拷贝DMA通道buf数据,如果此时串口继续有数据进来,DMA继续搬运数据到buf,就有可能将数据覆盖,因为DMA数据搬运是不受CPU控制的,即使你关闭了CPU中断。

  严谨的做法需要做双buf,CPU和DMA各自一块内存交替访问,即是"乒乓缓存” ,处理流程步骤应该是这样:

【1】第一步,DMA先将数据搬运到buf1,搬运完成通知CPU来拷贝buf1数据
【2】第二步,DMA将数据搬运到buf2,与CPU拷贝buf1数据不会冲突
【3】第三步,buf2数据搬运完成,通知CPU来拷贝buf2数据
【4】执行完第三步,DMA返回执行第一步,一直循环

双缓存DMA数据搬运过程

  STM32F0系列DMA不支持双缓存(以具体型号为准)机制,但提供了一个buf"半满中断",即是数据搬运到buf大小的一半时,可以产生一个中断信号。基于这个机制,我们可以实现双缓存功能,只需将buf空间开辟大一点即可。

【1】第一步,DMA将数据搬运完成buf的前一半时,产生“半满中断”,CPU来拷贝buf前半部分数据
【2】第二步,DMA继续将数据搬运到buf的后半部分,与CPU拷贝buf前半部数据不会冲突
【3】第三步,buf后半部分数据搬运完成,触发“溢满中断”,CPU来拷贝buf后半部分数据
【4】执行完第三步,DMA返回执行第一步,一直循环

使用半满中断DMA数据搬运过程

  UART2 DMA模式接收配置代码如下,与其他外设使用DMA的配置基本一致,留意关键配置:

  • 串口接收,DMA通道工作模式设为连续模式
  • 使能DMA通道接收buf半满中断、溢满(传输完成)中断
  • 启动DMA通道前清空相关状态标识,防止首次传输错乱数据
void bsp_uart2_dmarx_config(uint8_t *mem_addr, uint32_t mem_size)
{ 
  	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	
	DMA_DeInit(DMA1_Channel5); 
	DMA_Cmd(DMA1_Channel5, DISABLE);
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr 	= (uint32_t)&(USART2->RDR);/* UART2接收数据地址 */
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr 		= (uint32_t)mem_addr; /* 接收buf */
	DMA_InitStructure.DMA_DIR 					= DMA_DIR_PeripheralSRC; 	/* 传输方向:外设->内存 */
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize 			= mem_size; /* 接收buf大小 */
	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; /* 连续模式 */
	DMA_InitStructure.DMA_Priority 				= DMA_Priority_VeryHigh; 
	DMA_InitStructure.DMA_M2M 					= DMA_M2M_Disable; 
	DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStructure); 
	DMA_ITConfig(DMA1_Channel5, DMA_IT_TC|DMA_IT_HT|DMA_IT_TE, ENABLE);/* 使能DMA半满、溢满、错误中断 */
	DMA_ClearFlag(DMA1_IT_TC5);	/* 清除相关状态标识 */
	DMA_ClearFlag(DMA1_IT_HT5);
	DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE); 
}

DMA 错误中断“DMA_IT_TE”,一般用于前期调试使用,用于检查DMA出现错误的次数,发布软件可以不使能该中断。

5.3 接收处理

  基于上述描述机制,DMA方式接收串口数据,有三种中断场景需要CPU去将buf数据拷贝到fifo中,分别是:

  • DMA通道buf溢满(传输完成)场景
  • DMA通道buf半满场景
  • 串口空闲中断场景

  前两者场景,前面文章已经描述。串口空闲中断指的是,数据传输完成后,串口监测到一段时间内没有数据进来,则触发产生的中断信号。

5.3 .1 接收数据大小

  数据传输过程是随机的,数据大小也是不定的,存在几类情况:

  • 数据刚好是DMA接收buf的整数倍,这是理想的状态
  • 数据量小于DMA接收buf或者小于接收buf的一半,此时会触发串口空闲中断

   因此,我们需根据“DMA通道buf大小”、“DMA通道buf剩余空间大小”、“上一次接收的总数据大小”来计算当前接收的数据大小。

/* 获取DMA通道接收buf剩余空间大小 */
uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx);

DMA通道buf溢满场景计算

接收数据大小 = DMA通道buf大小 - 上一次接收的总数据大小

DMA通道buf溢满中断处理函数:

void uart_dmarx_done_isr(uint8_t uart_id)
{ 
  	uint16_t recv_size;
	
	recv_size = s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf_size - s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size;

	fifo_write(&s_uart_dev[uart_id].rx_fifo, 
				   (const uint8_t *)&(s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf[s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size]), recv_size);

	s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size = 0;
}

DMA通道buf半满场景计算

接收数据大小 = DMA通道接收总数据大小 - 上一次接收的总数据大小
DMA通道接收总数据大小 = DMA通道buf大小 - DMA通道buf剩余空间大小

DMA通道buf半满中断处理函数:

void uart_dmarx_half_done_isr(uint8_t uart_id)
{ 
  	uint16_t recv_total_size;
  	uint16_t recv_size;
	
	if(uart_id == 0)
	{ 
	  	recv_total_size = s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf_size - bsp_uart1_get_dmarx_buf_remain_size();
	}
	else if (uart_id == 1)
	{ 
		recv_total_size = s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf_size - bsp_uart2_get_dmarx_buf_remain_size();
	}
	recv_size = recv_total_size - s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size;
	
	fifo_write(&s_uart_dev[uart_id].rx_fifo, 
				   (const uint8_t *)&(s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf[s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size]), recv_size);
	s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size = recv_total_size;/* 记录接收总数据大小 */
}

串口空闲中断场景计算

  串口空闲中断场景的接收数据计算与“DMA通道buf半满场景”计算方式是一样的。

串口空闲中断处理函数:

void uart_dmarx_idle_isr(uint8_t uart_id)
{ 
  	uint16_t recv_total_size;
  	uint16_t recv_size;
	
	if(uart_id == 0)
	{ 
	  	recv_total_size = s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf_size - bsp_uart1_get_dmarx_buf_remain_size();
	}
	else if (uart_id == 1)
	{ 
		recv_total_size = s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf_size - bsp_uart2_get_dmarx_buf_remain_size();
	}
	recv_size = recv_total_size - s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size;
	s_UartTxRxCount[uart_id*2+1] += recv_size;
	fifo_write(&s_uart_dev[uart_id].rx_fifo, 
				   (const uint8_t *)&(s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf[s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size]), recv_size);
	s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size = recv_total_size;
}

注:
串口空闲中断处理函数,除了将数据拷贝到串口接收fifo中,还可以增加特殊处理,如作为串口数据传输完成标识、不定长度数据处理等等。

5.3.2 接收数据偏移地址

  将有效数据拷贝到fifo中,除了需知道有效数据大小外,还需知道数据存储于DMA 接收buf的偏移地址。有效数据偏移地址只需记录上一次接收的总大小即,可,在DMA通道buf全满中断处理函数将该值清零,因为下一次数据将从buf的开头存储。

在DMA通道buf溢满中断处理函数中将数据偏移地址清零:

void uart_dmarx_done_isr(uint8_t uart_id)
{ 
 	/* todo */
	s_uart_dev[uart_id].last_dmarx_size = 0;
}

5.4 应用读取串口数据方法

  经过前面的处理步骤,已将串口数据拷贝至接收fifo,应用程序任务只需从fifo获取数据进行处理。前提是,处理效率必须大于DAM接收搬运数据的效率,否则导致数据丢失或者被覆盖处理。

6 串口DMA发送

5.1 基本流程

串口发送流程图

5.2 相关配置

关键步骤

【1】初始化串口

【2】使能串口DMA发送模式

【3】配置DMA发送通道,这一步无需在初始化设置,有数据需要发送时才配置使能DMA发送通道

  UART2 DMA模式发送配置代码如下,与其他外设使用DMA的配置基本一致,留意关键配置:

  • 串口发送是,DMA通道工作模式设为单次模式(正常模式),每次需要发送数据时重新配置DMA
  • 使能DMA通道传输完成中断,利用该中断信息处理一些必要的任务,如清空发送状态、启动下一次传输
  • 启动DMA通道前清空相关状态标识,防止首次传输错乱数据
void bsp_uart2_dmatx_config(uint8_t *mem_addr, uint32_t mem_size)
{ 
  	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	
	DMA_DeInit(DMA1_Channel4);
	DMA_Cmd(DMA1_Channel4, DISABLE);
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr 	= (uint32_t)&(USART2->TDR);/* UART2发送数据地址 */
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr 		= (uint32_t)mem_addr; 	/* 发送数据buf */
	DMA_InitStructure.DMA_DIR 					= DMA_DIR_PeripheralDST; 	/* 传输方向:内存->外设 */
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize 			= mem_size; 			/* 发送数据buf大小 */
	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_Normal; 		/* 单次模式 */
	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|DMA_IT_TE, ENABLE); /* 使能传输完成中断、错误中断 */
	DMA_ClearFlag(DMA1_IT_TC4);	/* 清除发送完成标识 */
	DMA_Cmd(DMA1_Channel4, ENABLE); /* 启动DMA发送 */
}

5.3 发送处理

  串口待发送数据存于发送fifo中,发送处理函数需要做的的任务就是循环查询发送fifo是否存在数据,如存在则将该数据拷贝到DMA发送buf中,然后启动DMA传输。前提是需要等待上一次DMA传输完毕,即是DMA接收到DMA传输完成中断信号"DMA_IT_TC"

串口发送处理函数:

void uart_poll_dma_tx(uint8_t uart_id)
{ 
  	uint16_t size = 0;
	
	if (0x01 == s_uart_dev[uart_id].status)
    { 
        return;
    }
	size = fifo_read(&s_uart_dev[uart_id].tx_fifo, s_uart_dev[uart_id].dmatx_buf,
					 s_uart_dev[uart_id].dmatx_buf_size);
	if (size != 0)
	{ 
        s_UartTxRxCount[uart_id*2+0] += size;
	  	if (uart_id == 0)
		{ 
            s_uart_dev[uart_id].status = 0x01;	/* DMA发送状态 */
		  	bsp_uart1_dmatx_config(s_uart_dev[uart_id].dmatx_buf, size);
		}
		else if (uart_id == 1)
		{ 
            s_uart_dev[uart_id].status = 0x01;	/* DMA发送状态,必须在使能DMA传输前置位,否则有可能DMA已经传输并进入中断 */
			bsp_uart2_dmatx_config(s_uart_dev[uart_id].dmatx_buf, size);
		}
	}
}
  • 注意发送状态标识,必须先置为“发送状态”,然后启动DMA 传输。如果步骤反过来,在传输数据量少时,DMA传输时间短,“DMA_IT_TC”中断可能比“发送状态标识置位”先执行,导致程序误判DMA一直处理发送状态(发送标识无法被清除)。

注:
关于DMA发送数据启动函数,有些博客文章描述只需改变DMA发送buf的大小即可;经过测试发现,该方法在发送数据量较小时可行,数据量大后,导致发送失败,而且不会触发DMA发送完成中断。因此,可靠办法是:每次启动DMA发送,重新配置DMA通道所有参数。该步骤只是配置寄存器过程,实质上不会占用很多CPU执行时间。

DMA传输完成中断处理函数:

void uart_dmatx_done_isr(uint8_t uart_id)
{ 
 	s_uart_dev[uart_id].status = 0;	/* 清空DMA发送状态标识 */
}

  上述串口发送处理函数可以在几种情况调用:

  • 主线程任务调用,前提是线程不能被其他任务阻塞,否则导致fifo溢出
void thread(void)
{ 
    uart_poll_dma_tx(DEV_UART1);
    uart_poll_dma_tx(DEV_UART2);
}
  • 定时器中断中调用
void TIMx_IRQHandler(void)
{ 
    uart_poll_dma_tx(DEV_UART1);
    uart_poll_dma_tx(DEV_UART2);
}
  • DMA通道传输完成中断中调用
void DMA1_Channel4_5_IRQHandler(void)
{ 
	if(DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC4))
	{ 
		UartDmaSendDoneIsr(UART_2);
		DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC4);
		uart_poll_dma_tx(DEV_UART2);
	}
}

每次拷贝多少数据量到DMA发送buf:

  关于这个问题,与具体应用场景有关,遵循的原则就是:只要发送fifo的数据量大于等于DMA发送buf的大小,就应该填满DMA发送buf,然后启动DMA传输,这样才能充分发挥会DMA性能。因此,需兼顾每次DMA传输的效率和串口数据流实时性,参考着几类实现:

  • 周期查询发送fifo数据,启动DMA传输,充分利用DMA发送效率,但可能降低串口数据流实时性
  • 实时查询发送fifo数据,加上超时处理,理想的方法
  • 在DMA传输完成中断中处理,保证实时连续数据流

6 串口设备

6.1 数据结构

/* 串口设备数据结构 */
typedef struct
{ 
	uint8_t status;			/* 发送状态 */
	_fifo_t tx_fifo;		/* 发送fifo */
	_fifo_t rx_fifo;		/* 接收fifo */
	uint8_t *dmarx_buf;		/* dma接收缓存 */
	uint16_t dmarx_buf_size;/* dma接收缓存大小*/
	uint8_t *dmatx_buf;		/* dma发送缓存 */
	uint16_t dmatx_buf_size;/* dma发送缓存大小 */
	uint16_t last_dmarx_size;/* dma上一次接收数据大小 */
}uart_device_t;

6.2 对外接口

/* 串口注册初始化函数 */
void uart_device_init(uint8_t uart_id)
{ 
  	if (uart_id == 1)
	{ 
		/* 配置串口2收发fifo */
		fifo_register(&s_uart_dev[uart_id].tx_fifo, &s_uart2_tx_buf[0], 
                      sizeof(s_uart2_tx_buf), fifo_lock, fifo_unlock);
		fifo_register(&s_uart_dev[uart_id].rx_fifo, &s_uart2_rx_buf[0], 
                      sizeof(s_uart2_rx_buf), fifo_lock, fifo_unlock);
		
		/* 配置串口2 DMA收发buf */
		s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf = &s_uart2_dmarx_buf[0];
		s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf_size = sizeof(s_uart2_dmarx_buf);
		s_uart_dev[uart_id].dmatx_buf = &s_uart2_dmatx_buf[0];
		s_uart_dev[uart_id].dmatx_buf_size = sizeof(s_uart2_dmatx_buf);
		bsp_uart2_dmarx_config(s_uart_dev[uart_id].dmarx_buf, 
							   sizeof(s_uart2_dmarx_buf));
		s_uart_dev[uart_id].status  = 0;
	}
}

/* 串口发送函数 */
uint16_t uart_write(uint8_t uart_id, const uint8_t *buf, uint16_t size)
{ 
	return fifo_write(&s_uart_dev[uart_id].tx_fifo, buf, size);
}

/* 串口读取函数 */
uint16_t uart_read(uint8_t uart_id, uint8_t *buf, uint16_t size)
{ 
	return fifo_read(&s_uart_dev[uart_id].rx_fifo, buf, size);
}

7 相关文章

  依赖的fifo参考该文章:

【1】通用环形缓冲区模块

8 完整源码

代码仓库:https://github.com/Prry/stm32f0-uart-dma

串口&DMA底层配置:

#include <stddef.h>
#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include "stm32f0xx.h"
#include "bsp_uart.h"

/** * @brief * @param * @retval */
static void bsp_uart1_gpio_init(void)
{ 
    GPIO_InitTypeDef    GPIO_InitStructure;
#if 0
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOB, ENABLE);
	
    GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_0);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_0); 
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin 	= GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode 	= GPIO_Mode_AF;
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType 	= GPIO_OType_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed  	= GPIO_Speed_Level_3;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd 	= GPIO_PuPd_UP;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
#else
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);
	
    GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_1);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_1); 
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin 	= GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode 	= GPIO_Mode_AF;
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType 	= GPIO_OType_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed  	= GPIO_Speed_Level_3;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd 	= GPIO_PuPd_UP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
#endif
}

/** * @brief * @param * @retval */
static void bsp_uart2_gpio_init(void)
{ 
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOB, ENABLE);
	
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource2, GPIO_AF_1);
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource3, GPIO_AF_1);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF;
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

/** * @brief * @param * @retval */
void bsp_uart1_init(void)
{ 
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	bsp_uart1_gpio_init();
	
	/* 使能串口和DMA时钟 */
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
	
	USART_InitStructure.USART_BaudRate            = 57600;
	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);
	
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);	/* 使能空闲中断 */
	USART_OverrunDetectionConfig(USART1, USART_OVRDetection_Disable);
	
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);
	USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Rx|USART_DMAReq_Tx, ENABLE); /* 使能DMA收发 */

	/* 串口中断 */
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel         = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 2;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd      = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

	/* DMA中断 */
  	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel 		   = DMA1_Channel2_3_IRQn;       
  	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 0; 
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd      = ENABLE;
  	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

/** * @brief * @param * @retval */
void bsp_uart2_init(void)
{ 
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	bsp_uart2_gpio_init();
	
	/* 使能串口和DMA时钟 */
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);

	USART_InitStructure.USART_BaudRate            = 57600;
	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);	/* 使能空闲中断 */
	USART_OverrunDetectionConfig(USART2, USART_OVRDetection_Disable);
	
	USART_Cmd(USART2, ENABLE);
	USART_DMACmd(USART2, USART_DMAReq_Rx|USART_DMAReq_Tx, ENABLE); 	/* 使能DMA收发 */

	/* 串口中断 */
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel         = USART2_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 2;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd      = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

	/* DMA中断 */
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel         = DMA1_Channel4_5_IRQn;       
  	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 0; 
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd      = ENABLE;
  	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

void bsp_uart1_dmatx_config(uint8_t *mem_addr, uint32_t mem_size)
{ 
  	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	
	DMA_DeInit(DMA1_Channel2);
	DMA_Cmd(DMA1_Channel2, DISABLE);
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr 	= (uint32_t)&(USART1->TDR);
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr 		= (uint32_t)mem_addr; 
	DMA_InitStructure.DMA_DIR 					= DMA_DIR_PeripheralDST; 	/* 传输方向:内存->外设 */
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize 			= mem_size; 
	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_Normal; 
	DMA_InitStructure.DMA_Priority 				= DMA_Priority_High; 
	DMA_InitStructure.DMA_M2M 					= DMA_M2M_Disable; 
	DMA_Init(DMA1_Channel2, &DMA_InitStructure);  
	DMA_ITConfig(DMA1_Channel2, DMA_IT_TC|DMA_IT_TE, ENABLE); 
	DMA_ClearFlag(DMA1_IT_TC2);	/* 清除发送完成标识 */
	DMA_Cmd(DMA1_Channel2, ENABLE); 
}

void bsp_uart1_dmarx_config(uint8_t *mem_addr, uint32_t mem_size)
{ 
  	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	
	DMA_DeInit(DMA1_Channel3); 
	DMA_Cmd(DMA1_Channel3, DISABLE);
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr 	= (uint32_t)&(USART1->RDR);
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr 		= (uint32_t)mem_addr; 
	DMA_InitStructure.DMA_DIR 					= DMA_DIR_PeripheralSRC; 	/* 传输方向:外设->内存 */
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize 			= mem_size; 
	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_VeryHigh; 
	DMA_InitStructure.DMA_M2M 					= DMA_M2M_Disable; 
	DMA_Init(DMA1_Channel3, &DMA_InitStructure); 
	DMA_ITConfig(DMA1_Channel3, DMA_IT_TC|DMA_IT_HT|DMA_IT_TE, ENABLE);/* 使能DMA半满、全满、错误中断 */
	DMA_ClearFlag(DMA1_IT_TC3);
	DMA_ClearFlag(DMA1_IT_HT3);
	DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE); 
}

uint16_t bsp_uart1_get_dmarx_buf_remain_size(void)
{ 
	return DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel3);	/* 获取DMA接收buf剩余空间 */
}

void bsp_uart2_dmatx_config(uint8_t *mem_addr, uint32_t mem_size)
{ 
  	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	
	DMA_DeInit(DMA1_Channel4);
	DMA_Cmd(DMA1_Channel4, DISABLE);
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr 	= (uint32_t)&(USART2->TDR);
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr 		= (uint32_t)mem_addr; 
	DMA_InitStructure.DMA_DIR 					= DMA_DIR_PeripheralDST; 	/* 传输方向:内存->外设 */
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize 			= mem_size; 
	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_Normal; 
	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|DMA_IT_TE, ENABLE); 
	DMA_ClearFlag(DMA1_IT_TC4);	/* 清除发送完成标识 */
	DMA_Cmd(DMA1_Channel4, ENABLE); 
}

void bsp_uart2_dmarx_config(uint8_t *mem_addr, uint32_t mem_size)
{ 
  	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	
	DMA_DeInit(DMA1_Channel5); 
	DMA_Cmd(DMA1_Channel5, DISABLE);
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr 	= (uint32_t)&(USART2->RDR);
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr 		= (uint32_t)mem_addr; 
	DMA_InitStructure.DMA_DIR 					= DMA_DIR_PeripheralSRC; 	/* 传输方向:外设->内存 */
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize 			= mem_size; 
	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_VeryHigh; 
	DMA_InitStructure.DMA_M2M 					= DMA_M2M_Disable; 
	DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStructure); 
	DMA_ITConfig(DMA1_Channel5, DMA_IT_TC|DMA_IT_HT|DMA_IT_TE, ENABLE);/* 使能DMA半满、全满、错误中断 */
	DMA_ClearFlag(DMA1_IT_TC5);
	DMA_ClearFlag(DMA1_IT_HT5);
	DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE); 
}

uint16_t bsp_uart2_get_dmarx_buf_remain_size(void)
{ 
	return DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel5);	/* 获取DMA接收buf剩余空间 */
}

压力测试:

  • 1.5Mbps波特率,串口助手每毫秒发送1k字节数据,stm32f0 DMA接收数据,再通过DMA发送回串口助手,毫无压力。
  • 1.5Mbps波特率,可传输大文件测试,将接收数据保存为文件,与源文件比较。
  • 串口高波特率测试需要USB转TLL工具及串口助手都支持才可行,推荐CP2102、FT232芯片的USB转TTL工具。

1.5Mbps串口回环压力测试

    原文作者:Acuity.
    原文地址: https://blog.csdn.net/qq_20553613/article/details/108367512
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