使用STM32CubeMX軟件配置STM32F407開發(fā)板上串口USART1進(jìn)行DMA傳輸數(shù)據(jù)，然后實(shí)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)“STM32CubeMX教程9 USART/UART 異步通信”相同的目標(biāo)

1、準(zhǔn)備材料

開發(fā)板（正點(diǎn)原子stm32f407探索者開發(fā)板V2.4）
ST-LINK/V2驅(qū)動(dòng)
STM32CubeMX軟件（Version 6.10.0）
keil μVision5 IDE（MDK-Arm）
CH340G Windows系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序（CH341SER.EXE）
XCOM V2.6串口助手

2、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

使用STM32CubeMX軟件配置STM32F407開發(fā)板上串口USART1進(jìn)行DMA傳輸數(shù)據(jù)，然后實(shí)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)“STM32CubeMX教程9 USART/UART 異步通信”相同的目標(biāo)

3、實(shí)驗(yàn)流程

3.0、前提知識(shí)

直接存儲(chǔ)器訪問（DMA）是實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器與外設(shè)、存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器之間高效傳輸數(shù)據(jù)的一種方法，其擁有①從外設(shè)到存儲(chǔ)器、②從存儲(chǔ)器到外設(shè)和③從存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器三種傳輸模式，STM32F407有DMA1和DMA2兩個(gè)DMA控制器，其中DMA2可以實(shí)現(xiàn)上述三種傳輸模式，DMA1僅可以實(shí)現(xiàn)前兩種傳輸模式

每個(gè)DMA均有8個(gè)流（stream），每個(gè)流又有8個(gè)通道，但是每個(gè)流只能同時(shí)使用8個(gè)通道中的一個(gè)，支持DMA的外設(shè)一般可以選擇8個(gè)流共64個(gè)通道中的某2個(gè)通道發(fā)起DMA請(qǐng)求，當(dāng)多個(gè)流共同發(fā)起DMA請(qǐng)求時(shí)，由DMA仲裁器來決定誰先發(fā)送（軟件可以配置DMA流的優(yōu)先級(jí)），如下圖所示為STM32F407的DMA1/2具體的外設(shè)請(qǐng)求映射表（注釋1）

舉個(gè)例子：當(dāng)使用USART1_TX發(fā)起DMA請(qǐng)求時(shí)，USART1_TX可以選擇的DMA通道只有DMA2 Stream7 CH4，因此DMA請(qǐng)求從DMA2 Stream7 CH4發(fā)起，然后經(jīng)過仲裁器到存儲(chǔ)器端口處取要發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過FIFO（可以配置不使用），最后將數(shù)據(jù)送到外設(shè)端口USART1，上述描述如下圖中黃色標(biāo)注所示（注釋1）

在使用DMA傳輸數(shù)據(jù)時(shí)一般需要設(shè)置①DMA請(qǐng)求和②DMA流兩個(gè)主要參數(shù)，其中DMA請(qǐng)求就是存儲(chǔ)器或者外設(shè)發(fā)起的傳輸需求，而DMA流就是進(jìn)行DMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)鏈路（上圖黃色鏈路）

使用某個(gè)外設(shè)的DMA傳輸時(shí)，一般流程為“添加外設(shè)具體的DMA請(qǐng)求 -> 選擇該DMA請(qǐng)求的流Stream ->設(shè)置DMA優(yōu)先級(jí) -> 設(shè)置DMA請(qǐng)求模式 -> 設(shè)置地址遞增（一般為外設(shè)地址不變，內(nèi)存地址遞增） -> 配置FIFO -> 配置傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)寬度 -> 啟動(dòng)DMA流全局中斷 -> 在程序中以DMA方式啟動(dòng)外設(shè)”

先入先出（FIFO）可以想象成一個(gè)緩存區(qū)，啟用FIFO之后，可以將輸出暫存在該緩存區(qū)中，然后當(dāng)數(shù)據(jù)量一旦達(dá)到了FIFO設(shè)置的閾值才會(huì)從緩存區(qū)中取出來發(fā)送出去，當(dāng)DMA傳輸?shù)脑春湍繕?biāo)的數(shù)據(jù)寬度不同時(shí)，F(xiàn)IFO將變得非常有用（可以在FIFO中改變傳輸數(shù)據(jù)的寬度）

3.1、CubeMX相關(guān)配置

請(qǐng)先閱讀“STM32CubeMX教程1 工程建立”實(shí)驗(yàn)3.4.1小節(jié)配置RCC和SYS

3.1.1、時(shí)鐘樹配置

系統(tǒng)時(shí)鐘樹配置均設(shè)置為STM32F407總線能達(dá)到的最高時(shí)鐘頻率，無需使用LSE，具體如下圖所示

3.1.2、外設(shè)參數(shù)配置

具體配置如下圖所示，下面對(duì)每個(gè)序號(hào)配置做詳細(xì)說明

1. 在Pinout ＆ Configuration頁面左邊功能分類欄目Connectivity中單擊其中USART1，在頁面中間USART1 Mode and Configuration中將串口模式設(shè)置為異步通信工作模式，無硬件流控制，然后在Configuration頁面中設(shè)置USART1的相關(guān)參數(shù)，具體的USART1基本參數(shù)配置與實(shí)驗(yàn)“STM32CubeMX USART/UART異步通信”相同，在頁面下方的參數(shù)配置欄上面會(huì)有很多標(biāo)簽，當(dāng)前處于的位置為參數(shù)設(shè)置
2. 單擊DMA Settings進(jìn)入U(xiǎn)SART1的DMA配置頁面，支持DMA功能的外設(shè)在這里都會(huì)有DMA Settings頁面
3. 單擊ADD按鍵來增加外設(shè)的DMA，如果有可以使用的DMA流則會(huì)以列表形式供用戶選擇，這里可以選擇發(fā)送TX和接收RX兩個(gè)串口的DMA請(qǐng)求
4. 選擇可用的DMA流，DMA的方向會(huì)根據(jù)用戶選擇的DMA請(qǐng)求自動(dòng)推斷，一般只有一個(gè)選項(xiàng)，接著選擇DMA流的優(yōu)先級(jí)（注意與DMA中斷優(yōu)先級(jí)區(qū)分）
5. 設(shè)置USART_RX的DMA模式為循環(huán)模式，并設(shè)置地址遞增，由于外設(shè)USART1的地址固定，因此不需要地址遞增，而接收的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到內(nèi)存里需要地址遞增的存儲(chǔ)
6. 下方左側(cè)為配置是否使用FIFO，如果使用則需要配置閾值，右邊配置外設(shè)和內(nèi)存的數(shù)據(jù)寬度，由于串口傳輸數(shù)據(jù)是以字節(jié)方式傳輸，存儲(chǔ)也是，因此這里均選擇Byte，下方為突發(fā)傳輸設(shè)置，當(dāng)不使用FIFO時(shí)只能為單次傳輸，而當(dāng)使用FIFO時(shí)，突發(fā)傳輸可以配置為4、8或16增量突發(fā)傳輸

3.1.3、外設(shè)中斷配置

在Pinout & Configuration頁面左邊System Core/NVIC中勾選USART1和DMA2 stream2/7全局中斷，然后選擇合適的中斷優(yōu)先級(jí)即可，步驟如下圖所示

3.2、生成代碼

請(qǐng)先閱讀“STM32CubeMX教程1 工程建立”實(shí)驗(yàn)3.4.3小節(jié)配置Project Manager

單擊頁面右上角GENERATE CODE生成工程

3.2.1、外設(shè)初始化調(diào)用流程

在生成的工程主函數(shù)main()中調(diào)用MX_DMA_Init()函數(shù)對(duì)USART1 RX/TX用到的DMA時(shí)鐘及其流的中斷進(jìn)行了配置

在MX_USART1_UART_Init()函數(shù)中相比較于“STM32CubeMX教程9 USART/UART 異步通信”實(shí)驗(yàn)增加了USART1 RX/TX DMA相關(guān)的參數(shù)配置及初始化

3.2.2、外設(shè)中斷調(diào)用流程

勾選DMA2 stream2/7全局中斷后，會(huì)在生成的工程文件stm32f4xx_it.c中新增全局中斷函數(shù)DMA2_Stream2_IRQHandler()和DMA2_Stream7_IRQHandler()

這兩個(gè)中斷服務(wù)函數(shù)均調(diào)用了HAL庫的DMA中斷統(tǒng)一管理函數(shù)HAL_DMA_IRQHandler()，該函數(shù)中根據(jù)各種標(biāo)志判斷DMA傳輸完成/失敗/一半完成等事件，然后根據(jù)不同的事件調(diào)用不同的回調(diào)函數(shù)，這里DMA傳輸完成之后調(diào)用了hdma->->XferCpltCal1back()，這是個(gè)函數(shù)指針

上述過程如下圖所示

這個(gè)函數(shù)指針在以DMA方式啟動(dòng)USART1發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)時(shí)被指向DMA傳輸完成回調(diào)UART_DMATransmitCpl()函數(shù)

在該DMA傳輸完成回調(diào)UART_DMATransmitCplt()函數(shù)中最終調(diào)用了USART1_TX傳輸完成回調(diào)HAL_UART_TxCpltCallback()函數(shù)，該函數(shù)在串口實(shí)驗(yàn)中我們重新實(shí)現(xiàn)過，也就是說DMA最終的傳輸完成中斷回調(diào)函數(shù)使用了外設(shè)的中斷回調(diào)函數(shù)

其他的中斷事件回調(diào)流程類似，上述過程如下圖所示

3.2.3、添加其他必要代碼

本實(shí)驗(yàn)與“STM32CubeMX教程9 USART/UART 異步通信”實(shí)驗(yàn)代碼一致，除以下三個(gè)方面需要修改

①將主函數(shù)開始的以中斷方式啟動(dòng)的串口接收函數(shù)修改為以DMA方式啟動(dòng)的HAL_UART_Receive_DMA函數(shù)

②主循環(huán)中將以中斷方式啟動(dòng)的串口發(fā)送函數(shù)修改為以DMA方式啟動(dòng)的HAL_UART_Transmit_DMA函數(shù)

③刪除空閑回調(diào)函數(shù)中的再次啟動(dòng)串口接收函數(shù)HAL_UART_Receive_IT(huart, rxBuffer, RX_CMD_LEN)

其他所有代碼無需修改，具體修改后的代碼如下所示

為什么刪除再次啟動(dòng)串口接收中斷的函數(shù)？

在串口章節(jié)的實(shí)驗(yàn)中，我們提到當(dāng)以中斷方式啟動(dòng)串口接收之后，串口接收完畢一次就不能自動(dòng)接收第二次了，用戶必須手動(dòng)再次調(diào)用中斷接收函數(shù)才可以重新接收，因此我們才在串口空閑回調(diào)函數(shù)里重新啟用，以此來實(shí)現(xiàn)無限次的自動(dòng)接收

但是在本實(shí)驗(yàn)中，我們已經(jīng)配置了串口USART1的DMA接收模式為循環(huán)模式，在該模式下其接收完畢一次之后能夠繼續(xù)接收，因此不需要我們在空閑回調(diào)函數(shù)中重新啟用

如果將串口USART1的DMA發(fā)送模式配置為循環(huán)模式，當(dāng)按下按鍵觸發(fā)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一直發(fā)送的情況，讀者可以嘗試嘗試，這顯然不符合我們的預(yù)想，因此串口USART1的DMA發(fā)送模式配置為了普通模式

4、常用函數(shù)

/*以DMA方式啟動(dòng)USART接收*/
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
 
/*以DMA方式啟動(dòng)USART傳輸*/
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, const uint8_t *pData, uint16_t Size)

5、燒錄驗(yàn)證

5.1、具體步驟

“使用‘STM32CubeMX STM32F4 HAL庫 USART/UART異步通信’實(shí)驗(yàn)的STM32CubeMX工程 -> 增加配置USART1的DMA相關(guān)設(shè)置 -> NVIC中啟動(dòng)DMA的全局中斷并選擇合適的中斷優(yōu)先級(jí) -> 在生成的代碼上進(jìn)行3處修改（修改內(nèi)容參看3.2小節(jié)）”

5.2、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與“STM32CubeMX USART/UART異步通信”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一致

6、注釋詳解

注釋1：圖片來自STM32F4xx中文參考手冊 RM0090

參考資料

STM32Cube高效開發(fā)教程（基礎(chǔ)篇）

更多內(nèi)容請(qǐng)瀏覽 OSnotes的CSDN博客

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的STM32CubeMX教程12 DMA 直接内存读取的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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