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玩STM32好幾年了，常用DMA傳輸數據，好給MCU省下資源去幹幹其它的事。
理念中，DMA = 又省又快！這是被書本灌輸的知識。到底有多快有多少省呢？今天手癢，寫了個測試代碼，結果還真有些驚喜！
將分別測試USART通過printf、DMA兩種方式，測試輸出數據(TX)時，在耗時、速度上的差別。
目錄
一、測試環境
硬件: F103C8 (還是這個大愛的魔女開發板，賊好用）
軟件: Keil_5.27（5.27！！！）
上位機: 秉火串口調試助手（V1.0最好用）
邏輯分析軟件: pulseview(開源，界面和設置都很簡潔)
二、測試用代碼
1、代碼三處要點
- 紅點處：自定義的運行時長觀察函數，放置在3個地方，獲取期間兩段運行時長，單位是us ;
- 黃色1： printf(), 就是平時l輸出至上位機的 printf(), 其底層fputc已重定向輸出至USART1，
- 黃色2：print(), 注意名稱少了個f，自定義的函數， USART1通過DMA輸出參數傳遞的字符串；
2、普通發送printf()函數, fputc的重定向代碼
// 重定向fputc函數
// printf的輸出，指向fputc，由fputc輸出到串口
// 這裏使用串口1(USART1)輸出printf信息
int fputc(int ch, FILE *f)
{
// 重要判斷
if(xFlag.PrintfOK == 0) return 0; // 判斷USART是否已配置，防止在配置前調用printf被卡死
while((USARTx ->SR&0X40)==0); // 等待上一次串口數據發送完成
USARTx ->DR = (u8) ch; // 寫DR,串口1將發送數據
return ch;
}
3、DMA配置代碼，print()函數
/******************************************************************************
* 函 數： print
* 功 能： UART使用DMA發送數據
* 參 數： u8* charTemp 要發送的字符串首地址
* 返回值：
* 備 注： 魔女開發板團隊 資料存放Q羣：262901124 最後修改_2020年05月10日
******************************************************************************/
void print(char* charTemp)
{
u32 num = 0;
char* t=charTemp ;
while(*t++ !=0) num++;
RCC->AHBENR|=1<<0; // 開啓DMA1時鐘
DMA1_Channel4->CPAR = (u32)&USARTx->DR; // 外設地址
DMA1_Channel4->CMAR = (u32)charTemp; // 存儲器地址
DMA1_Channel4->CNDTR = num; // 傳輸數據量
DMA1_Channel4->CCR = 1<<4; // 數據傳輸方向 0:從外設讀 1:從存儲器讀
DMA1_Channel4->CCR |= 0<<5; // 循環模式 0:不循環 1：循環
DMA1_Channel4->CCR |= 0<<6; // 外設地址非增量模式
DMA1_Channel4->CCR |= 1<<7; // 存儲器增量模式
DMA1_Channel4->CCR |= 0<<8; // 外設數據寬度爲8位
DMA1_Channel4->CCR |= 0<<10; // 存儲器數據寬度8位
DMA1_Channel4->CCR |= 0<<12; // 中等優先級
DMA1_Channel4->CCR |= 0<<14; // 非存儲器到存儲器模式
DMA1_Channel4->CCR |= 1<<0; // 開啓DMA傳輸
}
三、運行耗時 - 測試結果
使用printf()和print()通過USART1輸出27個字節, 然後把監察到的運行時長打印到上位機，結果如下：
1、直接數據
數據處理的耗時相差230倍！！！
使用DMA省99.5%的耗時！！！
2、理解思考
printf的耗時，應該耗在每發一個字節，芯片都要while(), 一個字節挨一個字節地while()死等着發送, 計算可知115200波特率下,每一個字節要87us, 那27個字節, 它就要等待27次87us , 就是 2343us了, 加上命令處理時間, 打印中的結果2769us, 差不多是這個時間了. 注意, 這個在等人的主角是芯片, 這個時候它是不能幹其它的事情的, 除非有中斷突然出現. 特別特別地注意: 如果死等的這個時候有中斷出現, 而中斷處理時長超過87us, 那就會有另一個頭疼的問題: USART的數據被打斷打亂!
而print通過DMA發送，12us的耗時應該就是代碼指令操作的時間：主芯片給運輸隊伍下命令：你們去A地方，把num個紙箱，搬到B地方。幾句話, 用時12us.
我們再進一步: 12us是主芯片動動嘴皮下命令的時長，不是運輸隊伍工作的時長，那它需要工作多長時間呢？
四、邏輯分析儀 - 測試結果
直接上波形的運行截圖, 兩個截圖都是發送27個字節的波形時長:
可以看到,printf產生波型比DMA耗時, 大概多10%左右的時間, 但兩者的波型時長相差很小,
說明儘管在輸出數據時處理方式不同, 芯片運行耗時兩者相差巨大, 但最終在硬件產生數據波型的工作中, 都得按協議走.
1、計算分析
說說printf產生波型要比DMA耗時多的理解: 上面計算過, 波特率115200時, 每個字節佔用10個時鐘, 計算數值是每個字節波形長86.8us, 27個字節的波型總長是2343us, 這個計算數值和在DMA傳輸時的實測數值2344us是一致的；但是使用printf的while死等輸出, 27字節的數據波形時長要2579us, 足足多了236us, 應該是每兩個字節間得處理死等的判斷代碼和命令, 造成了字節與字節間的空白浪費;
2、疑問
還有1個小問題, 暫時沒找到答案: 在使用自定義的print函數通過DMA發送數據, 200字節左右, 數據都是準確的, 但大約500字節以上時,出現頭尾的數據有失真的情況,不是偶然發生, 是每次都在同樣的位置出現小量數據錯誤, 多次排查均沒有發現問題所在, 先做個記錄, 後續有時間再放燈下挑挑.
如果有朋友需要測試中的完整代碼, 可在留言區留下郵箱.
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