STM32 HAL庫 USART DMA驅動

STM32L4 的 DMA 簡介

DMA Mapping

 

 

 

 

DMA 相關配置及使用

以下根據 STM32L43xxx 系列進行 USART2 + DMA 的開發。

 

串口配置

    sg_USART2_HandleStruct.Instance                       = USART2;
    sg_USART2_HandleStruct.Init.BaudRate                  = bound;
    sg_USART2_HandleStruct.Init.WordLength                = UART_WORDLENGTH_8B;       /* 字長爲8位數據格式 */
    sg_USART2_HandleStruct.Init.StopBits                  = UART_STOPBITS_1;          /* 一個停止位 */
    sg_USART2_HandleStruct.Init.Parity                    = UART_PARITY_NONE;         /* 無奇偶校驗位 */
    sg_USART2_HandleStruct.Init.Mode                      = UART_MODE_TX_RX;          /* 收發模式 */
    sg_USART2_HandleStruct.Init.HwFlowCtl                 = UART_UART_HWCONTROL_NONE_RTS_CTS;
    sg_USART2_HandleStruct.Init.OverSampling              = UART_OVERSAMPLING_16;
    sg_USART2_HandleStruct.Init.OneBitSampling            = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;
    sg_USART2_HandleStruct.AdvancedInit.AdvFeatureInit    = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;
    HAL_UART_Init(&sg_USART2_HandleStruct) ;

 

I/O 配置

   

    /* USART2 clock enable */
    __HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    /**USART2 GPIO Configuration    
        PA2     ------> USART2_TX
        PA3     ------> USART2_RX 
    */
    GPIO_InitStruct.Pin         = GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3;
    GPIO_InitStruct.Mode        = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull        = GPIO_PULLUP;
    GPIO_InitStruct.Speed       = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate   = GPIO_AF7_USART2;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

 

配置並使用 TX + DMA

DMA 配置

根據 DMA MAP 表可知，USART2 TX 可使用 DMA1 通道 7 （1-7），通道請求爲 2 （0-7），方向爲存儲器到外設，並且設置字節長度。

    /* Configure DMA Tx parameters */
    sg_USART2_TxDMAHandleStruct.Instance                 = DMA1_Channel7;
    sg_USART2_TxDMAHandleStruct.Init.Request             = DMA_REQUEST_2;
    sg_USART2_TxDMAHandleStruct.Init.Direction           = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
    sg_USART2_TxDMAHandleStruct.Init.PeriphInc           = DMA_PINC_DISABLE;
    sg_USART2_TxDMAHandleStruct.Init.MemInc              = DMA_MINC_ENABLE;
    sg_USART2_TxDMAHandleStruct.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    sg_USART2_TxDMAHandleStruct.Init.MemDataAlignment    = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    sg_USART2_TxDMAHandleStruct.Init.Priority            = DMA_PRIORITY_HIGH;
    sg_USART2_TxDMAHandleStruct.Init.Mode                = DMA_NORMAL;

    /* Associate the DMA handle */
    __HAL_LINKDMA(uartHandle, hdmatx, sg_USART2_TxDMAHandleStruct);

    /* Stop any ongoing transfer and reset the state*/
    HAL_DMA_DeInit(&sg_USART2_TxDMAHandleStruct);

    /* Configure the DMA Channel */
    HAL_DMA_Init(&sg_USART2_TxDMAHandleStruct); 

DMA TX 使用（禁止中斷）

定義一個發送函數（該函數沒有使用發送完成中斷處理，在下次進入該函數時檢測 DMA 相關標誌並清除，因此，須確保每次調用該函數的間隔時間能完成上次的數據傳輸），傳輸完成必須關閉串口 DMA ，否則不能啓動下一次 DMA 傳輸。

void USART2_UART_Transmit(uint8_t *pData, uint16_t len)
{
    if (__HAL_DMA_GET_FLAG(&sg_USART2_HandleStruct, DMA_FLAG_TC7))
    {
        __HAL_DMA_CLEAR_FLAG(&sg_USART2_HandleStruct, DMA_FLAG_TC7);    /* 清除DMA1_Steam7傳輸完成標誌 */
        HAL_UART_DMAStop(&sg_USART2_HandleStruct);                      /* 傳輸完成以後關閉串口DMA */             
    }
	    
    HAL_UART_Transmit_DMA(&sg_USART2_HandleStruct, pData, len);
}

DMA TX 使用（使能中斷）

暫無

 

配置並使用 RX + DMA

 DMA 配置

根據 DMA MAP 表可知，USART2 RX 可使用 DMA1 通道 6 （1-7），通道請求爲 2 （0-7），方向爲外設到存儲器，並且設置字節長度。

    /* Configure DMA Rx parameters */
    sg_USART2_RxDMAHandleStruct.Instance                 = DMA1_Channel6;
    sg_USART2_RxDMAHandleStruct.Init.Request             = DMA_REQUEST_2;
    sg_USART2_RxDMAHandleStruct.Init.Direction           = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
    sg_USART2_RxDMAHandleStruct.Init.PeriphInc           = DMA_PINC_DISABLE;
    sg_USART2_RxDMAHandleStruct.Init.MemInc              = DMA_MINC_ENABLE;
    sg_USART2_RxDMAHandleStruct.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    sg_USART2_RxDMAHandleStruct.Init.MemDataAlignment    = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    sg_USART2_RxDMAHandleStruct.Init.Priority            = DMA_PRIORITY_HIGH;
    sg_USART2_RxDMAHandleStruct.Init.Mode                = DMA_NORMAL;

    /* Associate the DMA handle */
    __HAL_LINKDMA(uartHandle, hdmarx, sg_USART2_RxDMAHandleStruct);

    /* Stop any ongoing transfer and reset the state*/
    HAL_DMA_DeInit(&sg_USART2_RxDMAHandleStruct);

    /* Configure the DMA Channel */
    HAL_DMA_Init(&sg_USART2_RxDMAHandleStruct); 

接收中斷配置

使用 RX DMA，通常採用 DMA + RX + UART_IT_IDLE（空閒中斷）用來接收不定長的數據內容。

DMA RX 使用

定義接收中斷函數，做相關處理。

void USART2_IRQHandler(void)
{
    uint32_t tmp;
    
    if ((__HAL_UART_GET_IT(&sg_USART2_HandleStruct, UART_IT_IDLE) != RESET)) 
    {
        /* 清除相關標誌 */
        __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&sg_USART2_HandleStruct);
        tmp = sg_USART2_HandleStruct.Instance->ISR;/* 通過讀取該寄存器來清除 */
        tmp = sg_USART2_HandleStruct.Instance->RDR;/* 通過讀取該寄存器來清除 */
        HAL_UART_DMAStop(&sg_USART2_HandleStruct);
        
        /* 獲取實際接收長度 */
        tmp = __HAL_DMA_GET_COUNTER(&sg_USART2_RxDMAHandleStruct);
        sg_USART2_RxLen = USART_MAX_RX_BUF_SIZE - tmp;
        
        g_Usart2RecvFinish = 1;

        /* 重新啓動接收 */
        HAL_UART_Receive_DMA(&sg_USART2_HandleStruct, sg_USART2_RxBuffer, USART_MAX_RX_BUF_SIZE);
    }
    
    HAL_UART_IRQHandler(&sg_USART2_HandleStruct);
}

注意事項

 1、串口接收中斷中若通過函數 HAL_UART_Receive 讀取串口數據，會出現沒有正常讀取數據，導致不停地進入接收中斷，造成程序無法正常運行。

 

void USART2_IRQHandler(void)
{
    uint32_t tmp;
    
    if ((__HAL_UART_GET_IT(&sg_USART2_HandleStruct, UART_IT_RXNE) != RESET)) 
    {
        將函數
        HAL_UART_Receive（&sg_USART2_HandleStruct， sg_USART2_RxBuffer[sg_USART2_RxLen++], 1， 10）;
        修改爲
        sg_USART2_RxBuffer[sg_USART2_RxLen++] = USART2->RDR;
    }
    
    HAL_UART_IRQHandler(&sg_USART2_HandleStruct);
}

 

 2、在同時使用 DMA RX 和 DAM TX 的時候，在其中一個完成後會關閉串口 DMA，導致另一個受其影響，導致發送或接收異常。 

原因：

由於使用了函數 HAL_UART_DMAStop(&sg_USART2_HandleStruct) 用來關閉 UASRT DMA 將TX 和 RX 均給關閉了，導致影響了另一 DMA 正常傳輸。

解決方案：

基於函數 HAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef *huart) 爲原型，定義一個函數 MY_HAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t obj)，

用來可單獨關閉其中一個 DMA 的傳輸，函數如下，其中函數  My_UART_EndTxTransfer 和 My_UART_EndRxTransfer 也是分別基於函數 HAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef *huart) 內部中調用的 UART_EndTxTransfer 和 UART_EndRxTransfer 爲原型，除了函數名稱，沒有其他任何改動（在不改動 HAL 庫的情況下可這樣自定義三個函數，其中 USART_TX_DMA 是自定義的一個宏）。

/**
  * @brief  End ongoing Tx transfer on UART peripheral (following error detection or Transmit completion).
  * @note   函數原型: UART_EndTxTransfer(UART_HandleTypeDef *huart), 函數功能完全一樣
  * @param  huart UART handle.
  * @retval None
  */
static void My_UART_EndTxTransfer(UART_HandleTypeDef *huart)
{
#if defined(USART_CR1_FIFOEN)
    /* Disable TXEIE, TCIE, TXFT interrupts */
    CLEAR_BIT(huart->Instance->CR1, (USART_CR1_TXEIE_TXFNFIE | USART_CR1_TCIE));
    CLEAR_BIT(huart->Instance->CR3, (USART_CR3_TXFTIE));
#else
    /* Disable TXEIE and TCIE interrupts */
    CLEAR_BIT(huart->Instance->CR1, (USART_CR1_TXEIE | USART_CR1_TCIE));
#endif /* USART_CR1_FIFOEN */

    /* At end of Tx process, restore huart->gState to Ready */
    huart->gState = HAL_UART_STATE_READY;
}

/**
  * @brief  End ongoing Rx transfer on UART peripheral (following error detection or Reception completion).
  * @note   函數原型: UART_EndRxTransfer(UART_HandleTypeDef *huart), 函數功能完全一樣
  * @param  huart UART handle.
  * @retval None
  */
static void My_UART_EndRxTransfer(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  /* Disable RXNE, PE and ERR (Frame error, noise error, overrun error) interrupts */
#if defined(USART_CR1_FIFOEN)
    CLEAR_BIT(huart->Instance->CR1, (USART_CR1_RXNEIE_RXFNEIE | USART_CR1_PEIE));
    CLEAR_BIT(huart->Instance->CR3, (USART_CR3_EIE | USART_CR3_RXFTIE));
#else
    CLEAR_BIT(huart->Instance->CR1, (USART_CR1_RXNEIE | USART_CR1_PEIE));
    CLEAR_BIT(huart->Instance->CR3, USART_CR3_EIE);
#endif /* USART_CR1_FIFOEN */

    /* At end of Rx process, restore huart->RxState to Ready */
    huart->RxState = HAL_UART_STATE_READY;

    /* Reset RxIsr function pointer */
    huart->RxISR = NULL;
}

/**
  * @brief  Stop the DMA Transfer.
  * @note   函數原型: HAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef *huart), 可單獨關閉 TX/RX 其中一個DMA
  * @param  huart UART handle.
  * @param  obj   USART_TX_DMA or USART_RX_DMA.
  * @retval HAL status
  */
HAL_StatusTypeDef MY_HAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t obj)
{
    const HAL_UART_StateTypeDef gstate = huart->gState;
    const HAL_UART_StateTypeDef rxstate = huart->RxState;

    if (obj == USART_TX_DMA)
    {
        /* Stop UART DMA Tx request if ongoing */
        if ((HAL_IS_BIT_SET(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAT)) &&
            (gstate == HAL_UART_STATE_BUSY_TX))
        {
            CLEAR_BIT(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAT);

            /* Abort the UART DMA Tx channel */
            if (huart->hdmatx != NULL)
            {
                if (HAL_DMA_Abort(huart->hdmatx) != HAL_OK)
                {
                    if (HAL_DMA_GetError(huart->hdmatx) == HAL_DMA_ERROR_TIMEOUT)
                    {
                        /* Set error code to DMA */
                        huart->ErrorCode = HAL_UART_ERROR_DMA;

                        return HAL_TIMEOUT;
                    }
                }
            }

            My_UART_EndTxTransfer(huart);
        }
    }
    else
    {
        /* Stop UART DMA Rx request if ongoing */
        if ((HAL_IS_BIT_SET(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAR)) &&
            (rxstate == HAL_UART_STATE_BUSY_RX))
        {
            CLEAR_BIT(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAR);

            /* Abort the UART DMA Rx channel */
            if (huart->hdmarx != NULL)
            {
                if (HAL_DMA_Abort(huart->hdmarx) != HAL_OK)
                {
                    if (HAL_DMA_GetError(huart->hdmarx) == HAL_DMA_ERROR_TIMEOUT)
                    {
                        /* Set error code to DMA */
                        huart->ErrorCode = HAL_UART_ERROR_DMA;

                        return HAL_TIMEOUT;
                    }
                }
            }

            My_UART_EndRxTransfer(huart);
        }
    }

    return HAL_OK;
}