STM32F103C8T6核心开发板下,采用串口DMA方式向上位机连续发送数据的实例详解
STM32采用串口DMA方式,用115200bps或更高速率向上位机连续发送数据
文章目录
- STM32采用串口DMA方式,用115200bps或更高速率向上位机连续发送数据
- 前言
- 一、DMA应用初步
- 1. 什么是DMA?
- 2. DMA的意义是什么?
- 3. 串口使用DMA与不使用DMA的区别
- 4. DMA的应用场景
- 5. DMA控制器结构
- 6. DMA控制器的特点
- 7. DMA数据传输方式
- 8. DMA工作框图
- 9. DMA中断
- 二、工程创建
- 1. 题目要求
- 2. 新建STM32cubemx工程
- 3. 工程外设设置
- 4. 工程文件配置
- 三、Keil环境下的代码编写
- 1. 工程代码
- 2. 程序编译
- 四、硬件实训
- 1. 线路连接
- 2. 工程代码编译烧录
- 3. 串口助手实验展示
- 总结
前言
- 我们知道CPU有转移数据、计算、控制程序转移等很多功能,系统运作的核心就是CPU,CPU无时不刻的在处理着大量的事务,但有些事情却没有那么重要,比方说数据的复制和存储数据,如果我们把这部分的CPU资源拿出来,让CPU去处理其他的复杂计算事务,是不是能够更好的利用CPU的资源呢?因此,转移数据(尤其是转移大量数据)是可以不需要CPU参与。比如希望外设A的数据拷贝到外设B,只要给两种外设提供一条数据通路,直接让数据由A拷贝到B,不经过CPU的处理
DMA
就是基于以上设想设计的,它的作用就是解决大量数据转移过度消耗CPU资源的问题。有了DMA使CPU更专注于更加实用的操作、计算、控制等。
一、DMA应用初步
1. 什么是DMA?
DMA
,全称Direct MemoryAccess,即直接存储器访问
- DMA传输将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间,提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。它允许不同速度的硬件装置来沟通,而不需要依赖于 CPU 的大量中断负载。否则,CPU 需要从来源把每一片段的资料复制到暂存器,然后把它们再次写回到新的地方。在这个时间中,CPU 对于其他的工作来说就无法使用。转移这些数据其实是
不需要CPU参与的,只需要提供一个通道,让数据之间直接进行传输
。 - 这其实就是DMA的作用,通俗一点来说DMA其实就是
解放CPU,让CPU去进行更复杂的工作
,这些琐碎的小事就交给DMA来
2. DMA的意义是什么?
- 简单的来说:
控制主存内部读写,减轻CPU负担,加快读取速度
3. 串口使用DMA与不使用DMA的区别
- 区别可就
大
了 - 通俗的讲:在没有DMA之前,串口每次发送数据时都要由CPU将源地址上的数据拷贝到串口发送的相关寄存器上;串口每次接收数据时都要由CPU将发送来的数据拷贝到主存上。而加了DMA后,只需要告诉DMA源地址和目标地址,DMA通道就能够
自动进行数据的转移
,即CPU只需要告诉DMA:串口需要发送的数据在哪里,串口接收到的数据应该存在哪里,运输的工作则交由DMA去做,运输期间CPU就可以去处理别的事情,这就大大提高了CPU的运行效率
4. DMA的应用场景
DMA的作用就是实现数据的直接传输,而去掉了传统数据传输需要CPU寄存器参与的环节,主要涉及四种情况的数据传输
,但本质上是一样的,都是从内存的某一区域传输到内存的另一区域(外设的数据寄存器本质上就是内存的一个存储单元)。四种情况的数据传输如下:
- 外设到存储器 (例如:将串口RDR寄存器写入某数据buf)
- 存储器到外设 (例如:将某数据buf写入串口TDR寄存器)
- 存储器到存储器 (例如:复制某特别大的数据buf)
- 外设到外设
5. DMA控制器结构
- Stm32最多有:2个DMA控制器,各8个数据流,每个数据流有8个通道(或请求),每个通道有一个仲裁器,用于处理请求的优先级:
6. DMA控制器的特点
- 控制器具备两个DMA控制器
- 用于管理一个或多个外设的存储器访问请求
- 数据流(stream)
- 具备16字节的FIFO
7. DMA数据传输方式
- 方法1:
DMA_Mode_Normal
正常模式
:
当一次DMA数据传输完后,停止DMA传送 ,也就是只传输一次 - 方法2:
DMA_Mode_Circular
循环传输模式
:
当传输结束时,硬件自动会将传输数据量寄存器进行重装,进行下一轮的数据传输。 也就是多次传输模式
8. DMA工作框图
9. DMA中断
- 每个DMA通道都可以在
DMA传输过半、传输完成和传输错误时产生中断
;为应用的灵活性考虑,通过设置寄存器的不同位来打开这些中断
- 即使没开启,也可以通过查询这些位来获得当前 DMA 传输的状态。这里常用的是
TCIFx位
,即数据流 x 的 DMA 传输完成与否标志 - 注意:在大容量产品中,
DMA2 通道 4 和 DMA2 通道 5
的中断被映射在同一个中断向量上。在互联型产品 中, DMA2 通道 4 和 DMA2 通道 5 的中断分别有独立的中断向量。所有其他的 DMA 通道都有自己的 中断向量
二、工程创建
1. 题目要求
- STM32采用串口DMA方式,用115200bps或更高速率向上位机连续发送数据
2. 新建STM32cubemx工程
- 可以通过下面
两种方式创建基础工程
:
- 点击
Part Number
,选择对应开发板(这里选择的STM32F103C8): - 然后点击
Start .....
:
3. 工程外设设置
- 设置RCC:
- 设置串口USART1,同时可查看波特率等设置是否正确:
- 使能中断选择:
- DMA设置
点击DMA Settings
,点击Add
添加通道,传输速率设置为中速Medium
:
- 分别
点击两个通道
,查看模式设置是否为Normal
,右侧Memory
是否选中:
- 在
System view
下选择DMA
,并ADD通道MEMTOMEM
:
- 时钟设置:
4. 工程文件配置
- Project配置:
- Code Generator配置:
- Open Project:
三、Keil环境下的代码编写
1. 工程代码
- 在main.c文件添加代码1:
uint8_t Senbuff[] = "Hello world!"; //定义数据发送数组
- 在main.c文件添加代码2:
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)Senbuff, sizeof(Senbuff));HAL_Delay(1000);
2. 程序编译
- 编译环境配置,可参考笔者之前的博客进行学习
- 点击Build/Rebuild,进行编译:
四、硬件实训
1. 线路连接
usb to ttl
---->STM32F103C8T6
核心开发板
3V3 —> 3V3
GND —> GND
RXD —> A9
TXD —> A10
核心板boot0接1
核心板boot1接0
2. 工程代码编译烧录
- 打开FlyMcu
- 搜索串口,选择工程文件的hex文件,开始烧录:
- 烧录成功:
3. 串口助手实验展示
- 打开串口助手:
总结
DMA是一个好的搬运工,将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间,提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输;
希望大家通过本文的学习,能够简单理解在STM32F103C8T6核心开发板下,采用串口DMA方式向上位机连续发送数据的实验原理与操作步骤;
同时也期待大家能够积极留言,指出我存在的问题,谢谢!
参考文献:
https://blog.csdn.net/qq_57611233/article/details/121169192?spm=1001.2014.3001.5502
https://blog.csdn.net/qq_46467126/article/details/121076618
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