stm32F4 串口DMA+環形緩衝區的實現

下面是串口DMA+環形緩衝區的實現，資料收發是非同步，不需要死等。關於環形緩衝區參考:

http://blog.csdn.net/jieffantfyan/article/details/53572103 實現原理

程式是在串口中斷收發方式的基礎上設計的，應用程式層通過環形緩衝區進行串口資料讀取，環形緩衝區作為一級緩衝，增加DMA作為二級緩衝。相對中斷方式這種設計可以減少串口進入中斷的次數，尤其是在高速傳輸速率的情況下。由於使用DMA收發資料時，必須預設好發送/接收地址、長度等資訊，軟體內為DMA開闢了16個位元組數組作為緩衝區。當發送環形緩衝區內有資料需要發送時，程式將前16位元組(如果不足則複製實際長度並重新設定DMA發送長度)複製到DMA發送緩衝區內並啟動發送，資料發送完成之後將餘下的資料按同樣的方法複製到DMA發送緩衝區直至資料發送完成。而對於接收來說，處理比發送麻煩一些，需要兩個中斷服務程式配合，當DMA接收完成16位元組之後，軟體將這些資料寫入到接收環形緩衝區內，以便應用程式讀取。因為軟體中將DMA接收緩衝長度設定為16位元組，即DMA必須連續接收到16位元組才會進入中斷服務程式，但多數情況下接收到的資料長度不可能全是16位元組的倍數，比如MCU只收到10位元組之後的一段時間內再也收不到資料了。對於這種情況可以使用定時器配合檢測，一旦發現長時間收不到串口的資料則將DMA接收緩衝區的資料全部提取出來。由於STM32單片機提供了空閑中斷，我們可以利用這個機制解決上述問題，當產生空閑中斷時，意味著已經沒有資料接收了，這時候則將DMA接收緩衝內的資料提取出來。 外部介面聲明

下面將串口的初始化、讀、寫介面抽象出來。

/****************************************************************************** * Copyright (C) 2016, roger * All rights reserved. * * 檔案名稱: tty.h * 摘    要：控制台驅動 *              * 目前的版本: 3.0 * 作    者: roger * 完成日期: 2016-09-24 *              * 取代版本: 2.0 * 原作者  : roger * 完成日期: 2015-07-08 ******************************************************************************/#ifndef _TTY_H_#define _TTY_H_#define TTY_BAUDRATE          115200                    /*傳輸速率 ------------*/#define TTY_TXBUF_SIZE        256                       /*發送緩衝區長度 -----*/#define TTY_RXBUF_SIZE        256                       /*接收緩衝區長度 -----*/#define TTY_DMA_TX_LEN        10                        /*DMA 發送緩衝區 ----*/#define TTY_DMA_RX_LEN        10                        /*DMA 接收緩衝區 ----*/#define TTY_USE_DMA           1                         /*啟用DMA -----------*//* Exported Structs ---------------------------------------------------------*/typedef struct          {    void (*init)(void);                                     /*初始化 --------*/        unsigned int (*write)(void *buf, unsigned int len);     /*資料寫 --------*/    unsigned int (*read) (void *buf, unsigned int len);     /*讀資料 --------*/    void (*puts)(const char *str);                          /*輸入一個字串 */    void (*clr)(void);                                      /*清除接收緩衝區 */    unsigned int (*buflen)(void);                           /*接收緩衝區的長度*/    void (*printf)(const char *format, ...);                /*格式化列印 ----*/}tty_t;/* Exported variables ------------------------------------------------------- */extern const tty_t tty;#endif  

介面實現 ##‘

/****************************************************************************** * Copyright (C) 2016, roger * All rights reserved. * * 檔案名稱: tty.c * 摘    要：列印串口驅動 *              * 目前的版本: 3.0 * 作    者: roger * 完成日期: 2016-09-24 *              * 取代版本: 2.0 * 原作者  : roger * 完成日期: 2015-07-08 ******************************************************************************//* Includes ------------------------------------------------------------------*/#include "tty.h"#include "ringbuffer.h"#include "stm32f4xx.h"#include <stdarg.h>#include <stdio.h>#include <string.h>static unsigned char rxbuf[TTY_TXBUF_SIZE];         /*接收緩衝區 ------------*/static unsigned char txbuf[TTY_RXBUF_SIZE];         /*發送緩衝區 ------------*/static ring_buf_t ringbuf_send, ringbuf_recv;       /*收發緩衝區管理 ---------*/#if TTY_USE_DMA == 1    static unsigned char dma_tx_buf[TTY_DMA_TX_LEN];/*DMA發送緩衝區 ---------*/    static unsigned char dma_rx_buf[TTY_DMA_RX_LEN];/*DMA接收緩衝區 ---------*/      #endif/******************************************************************************* * 函數名稱：port_conf * 功能描述：列印串口配置(PD8->USART3_TX, PD9->USART3_RX) * 輸入參數：none * 返 回 值：none * 作    者：roger.luo ******************************************************************************/static void port_conf(void){    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;    /*console串口引腳配置 ----------------------------------------------------*/    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD, ENABLE);    GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_USART3);    GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_USART3);    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 ;    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;        GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);  }/******************************************************************************* * 函數名稱：DMA_Conf * 功能描述: 串口DMA配置(DMA1_Channel4_Stream1->USART3_RX, *                       DMA1_Channel4_Stream3->USART3_TX) * 輸入參數：none * 返 回 值：none * 作    者：roger.luo ******************************************************************************/#if TTY_USE_DMA == 1static void DMA_Conf(void){    DMA_InitTypeDef DMA_Structure;    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;    /* Enable DMA clock */    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1, ENABLE);        DMA_DeInit(DMA1_Stream1);    DMA_DeInit(DMA1_Stream3);    while (DMA_GetCmdStatus(DMA1_Stream1) != DISABLE){}    while (DMA_GetCmdStatus(DMA1_Stream3) != DISABLE){}    /*配置串口3接收流 */    DMA_Structure.DMA_Channel = DMA_Channel_4;                    /*DMA1通道4*/    DMA_Structure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&USART3->DR);    DMA_Structure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)dma_rx_buf;    DMA_Structure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;           /*外設到記憶體*/    DMA_Structure.DMA_BufferSize = sizeof(dma_rx_buf);    DMA_Structure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;    DMA_Structure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;    DMA_Structure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;    DMA_Structure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;    DMA_Structure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;                   /*迴圈模式*/    DMA_Structure.DMA_Priority = DMA_Priority_Low;    DMA_Structure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;             DMA_Structure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;    DMA_Structure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;    DMA_Structure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;    DMA_Init(DMA1_Stream1, &DMA_Structure);     /*配置串口3發送流 */    DMA_Structure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&USART3->DR);    DMA_Structure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)dma_tx_buf;    DMA_Structure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral;            /*記憶體到外設*/    DMA_Structure.DMA_BufferSize = sizeof(dma_tx_buf);    DMA_Structure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;                      /*正常模式 -*/    DMA_Init(DMA1_Stream3, &DMA_Structure);     /* Enable DMA Stream Transfer Complete interrupt */    DMA_ITConfig(DMA1_Stream1, DMA_IT_TC, ENABLE);        //DMA_ITConfig(DMA1_Stream3, DMA_IT_TC, ENABLE);    /* DMA Stream enable */    DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE);                                 /*使能接收流*/    /* Enable the DMA Stream IRQ Channel */    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Stream1_IRQn;    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Stream3_IRQn;    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  }#endif/******************************************************************************* * 函數名稱：uart_conf * 功能描述：TTY 串口配置 * 輸入參數：none * 返 回 值：none * 作    者：roger.luo ******************************************************************************/static void uart_conf(void){    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;    USART_DeInit(USART3);    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE);    USART_InitStructure.USART_BaudRate = TTY_BAUDRATE;      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(USART3, &USART_InitStructure);    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);     ring_buf_create(&ringbuf_send, txbuf, sizeof(txbuf));/*初始化環形緩衝區 --*/    ring_buf_create(&ringbuf_recv, rxbuf, sizeof(rxbuf));     #if TTY_USE_DMA == 1         USART_DMACmd(USART3,USART_DMAReq_Rx,ENABLE);         /*開啟DMA請求 --------*/    USART_DMACmd(USART3,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);       USART_ITConfig(USART3, USART_IT_IDLE, ENABLE);       /*開啟空閑中斷處理DMA接收 -------*/     #else    USART_ITConfig(USART3, USART_IT_RXNE, ENABLE);#endif        USART_ITConfig(USART3, USART_IT_ERR, ENABLE);        USART_Cmd(USART3, ENABLE);    }/******************************************************************************* * 函數名稱：init * 功能描述：列印驅動初始化 * 輸入參數：none * 返 回 值：none * 作    者：roger.luo ******************************************************************************/static void init(void){    port_conf();    uart_conf();#if TTY_USE_DMA == 1        DMA_Conf(); #endif    }/******************************************************************************* * 函數名稱：send * 功能描述：向串口發送緩衝區內寫入資料 * 輸入參數：buf       -  緩衝區 *           len       -  緩衝區長度 * 返 回 值：實際寫入長度(如果此時緩衝區滿,則返回len) * 作    者：roger.luo ******************************************************************************/static unsigned int send(void *buf, unsigned int len){#if TTY_USE_DMA == 1        unsigned int ret;    ret = ring_buf_put(&ringbuf_send, buf, len);      USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TC, ENABLE);      return ret;#else    unsigned int ret;    ret = ring_buf_put(&ringbuf_send, (unsigned char *)buf, len);           USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TXE, ENABLE);        return ret;        #endif    }/******************************************************************************* * 函數名稱：recv * 功能描述：讀取tty接收緩衝區的資料 * 輸入參數：buf       -  緩衝區 *           len       -  緩衝區長度 * 返 回 值：(實際讀取長度)如果接收緩衝區的有效資料大於len則返回len否則返回緩衝 *            區有效資料的長度 * 作    者：roger.luo ******************************************************************************/unsigned int recv(void *buf, unsigned int len){    return ring_buf_get(&ringbuf_recv, (unsigned char *)buf, len);}#if TTY_USE_DMA == 1/******************************************************************************* * 函數名稱：DMA1_Stream1_IRQHandler * 功能描述：TTY串口DMA接收完成中斷 * 輸入參數：none * 返 回 值：none ******************************************************************************/void DMA1_Stream1_IRQHandler(void){    if (DMA_GetITStatus(DMA1_Stream1, DMA_IT_TCIF1) != RESET)      {         ring_buf_put(&ringbuf_recv, dma_rx_buf, sizeof(dma_rx_buf));        DMA_ClearITPendingBit(DMA1_Stream1, DMA_IT_TCIF1);    }    }/******************************************************************************* * 函數名稱：DMA1_Stream3_IRQHandler * 功能描述：TTY串口DMA發送完成中斷 * 輸入參數：none * 返 回 值：none ******************************************************************************//*void DMA1_Stream3_IRQHandler(void){    unsigned int len;    if (DMA_GetITStatus(DMA1_Stream3, DMA_IT_TCIF3) != RESET)    {        DMA_ClearITPendingBit(DMA1_Stream3, DMA_IT_TCIF3);          if ((len = ring_buf_get(&ringbuf_send, dma_tx_buf, sizeof(dma_tx_buf))))        {                            DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream3, len);                    DMA_Cmd(DMA1_Stream3, ENABLE);            USART_DMACmd(USART3,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);        }        else sending = 0;    }   }*/#endif/******************************************************************************* * 函數名稱：USART3_IRQHandler * 功能描述：串口1收發中斷 * 輸入參數：none * 返 回 值：none ******************************************************************************/void USART3_IRQHandler(void){    #if TTY_USE_DMA == 1        uint16_t len, retry = 0;    if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_IDLE) != RESET ||         USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_FE) != RESET)     {        /*擷取DMA緩衝區內的有效資料長度 --------------------------------------*/        len = sizeof(dma_rx_buf) - DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Stream1);            DMA_Cmd(DMA1_Stream1, DISABLE);          ring_buf_put(&ringbuf_recv,dma_rx_buf, len);    /*將資料放入接收緩衝區*/           while (DMA_GetCmdStatus(DMA1_Stream1) != DISABLE && retry++ < 100){}          /*複位DMA當前計數器值 ------------------------------------------------*/        DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream1, sizeof(dma_rx_buf));        DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE);                 DMA_ClearFlag(DMA1_Stream1, DMA_FLAG_TCIF1);    /*清除傳輸完成標誌,否則會進入傳輸完成中斷*/        len = USART3->DR;                               /*清除中斷標誌 -------*/    }    if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_TC) != RESET)    {          if ((len = ring_buf_get(&ringbuf_send, dma_tx_buf, sizeof(dma_tx_buf))))        {                            DMA_Cmd(DMA1_Stream3, DISABLE);            DMA_ClearFlag(DMA1_Stream3, DMA_FLAG_TCIF3);            DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream3, len);                    DMA_Cmd(DMA1_Stream3, ENABLE);        }        else         {            USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TC, DISABLE);               }    }#else    unsigned char data;    if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)     {        data = USART_ReceiveData(USART3);        ring_buf_put(&ringbuf_recv,&data, 1);           /*將資料放入接收緩衝區*/      }    if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_TXE) != RESET)     {        if (ring_buf_get(&ringbuf_send, &data, 1))      /*從緩衝區中取出資料---*/        {            USART_SendData(USART3, data);