STM32 UART DMA實現(xiàn)未知數(shù)據(jù)長度接收...

rookie 2013-07-22

展開全文

串口通信是經(jīng)常使用到的功能，在STM32中UART具有DMA功能，并且收發(fā)都可以使用DMA，使用DMA發(fā)送基本上大家不會遇到什么問題，因為發(fā)送的時候會告知DMA發(fā)送的數(shù)據(jù)長度，DMA按照發(fā)送的長度直接發(fā)送就OK了，但是使用DMA接收時候就不同了，因為有時候數(shù)據(jù)接收并不是每一次都是定長的，但是DMA只在接收數(shù)據(jù)長度和設(shè)定數(shù)據(jù)長度相同的時候才可以觸發(fā)中斷，告訴MCU數(shù)據(jù)接收完畢，針對這個問題，解決方法如下，有一點復(fù)雜，但是很管用。
1、首先了解串口通信的協(xié)議

(原文件名:1.jpg)

從上圖可知，UART在傳輸一個字節(jié)的時候，首先拉低，傳輸起始位，然后在是LSB –MSB，最后是停止位，停止位是高電平
2、超時時間
搞過串口通信的都知道，如果串口有協(xié)議，一般都是有個超時時間的，超時時間是定義兩個幀之間的間隔的，如果串口接收到一個字節(jié)后，在規(guī)定的超時時間內(nèi)沒有接收到其他數(shù)據(jù)，我們則認為前面接收的數(shù)據(jù)位一幀。

(原文件名:2.jpg)
3、定時器復(fù)位復(fù)位模式
STM32定時器功能比較強大，其中有一種模式為復(fù)位模式，

(原文件名:3.jpg)
上圖STM32 用戶手冊中的舉例，注意紅色箭頭指向的位置，TI1的輸入上升沿會復(fù)位定時器的計數(shù)器，具體請查閱STM32用戶手冊關(guān)于這部分的描述。
整體的思路是這樣的，一開始設(shè)置好DMA接收，可以把緩沖區(qū)長度設(shè)置為幀最大長度，我們可以把RX連接到定時器的管腳輸入端，并且一開始設(shè)置輸入并且使能引腳下降沿中斷，當(dāng)幀的第一個字節(jié)發(fā)送時，因為起始位為低電平，空閑時UART為高電平，滿足條件，進入中斷，禁止中斷，并且在中斷中開啟定時器，該定時器工作在復(fù)位模式，上升沿復(fù)位，并且設(shè)置好定時器輸出比較值為超時時間，比如20ms，這樣，在傳輸后面字節(jié)時，肯定會有高低電平出現(xiàn)，即便是傳輸?shù)氖?x00，0xFF，雖然UART數(shù)據(jù)區(qū)不變，但是都為1，或都為0，但是因為起始位為低電平，停止位是高電平，所以肯定會有上升沿，定時器會一直復(fù)位，輸出定時器的計數(shù)器一直到達不了輸出比較值，當(dāng)一幀傳輸結(jié)束后，定時在最后一個字節(jié)復(fù)位后，由于沒有數(shù)據(jù)繼續(xù)到達，無法復(fù)位，則計數(shù)器就能計到輸出比較值，這時發(fā)出中斷，在定時器中斷中可以計算出接收數(shù)據(jù)的長度，并且通知外部數(shù)據(jù)已經(jīng)接收完畢。
4、功能實現(xiàn)
實現(xiàn)的步驟：
1、硬件連接：UART的RX線在連接外部的同時，還需要連接到一個定時器的輸入端TIMx_CHx，定時器可以為任意定時器，但是CHx，只能為CH1或CH2，具體的需要看STM32的定時器邏輯圖，以STM32F101CB為例，我們暫定把UART1的RX在連接RS232的同時，還連接到TIM4_CH2。
2、軟件設(shè)置
a) IO、中斷設(shè)置：在把UART功能口設(shè)置好后，還需要設(shè)置TIM4_CH2為輸入上拉，并且使能該引腳外部中斷

/**
  * @brief  Configures the different GPIO ports.
  * @param  None
  * @retval : None
  */
void GPIO_Configuration(void)
{
/* Configure USART1_Rx as input floating */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

/* Configure USART1_Tx as alternate push-pull */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
/* GPIOB.7 Configuration: TIM4 Channel2 as input floatinng */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING ;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}

/**
  * @brief  Configures the system EXIT.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void EXTI_Configuration(void)
{
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
/* Connect EXTI8 Line to PB.07 pin */
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource7);

/* Configure EXTI8 line */
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line7;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

/* Clears  EXTI line pending bits. */
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line7);
}

/**
  * @brief  Configures NVIC and Vector Table base location.
  * @param  None
  * @retval : None
  */
void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
/* Configure the NVIC Preemption Priority Bits*/
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);
/* Set the Vector Table base location at 0x08000000 */
NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0);


/* Enable the DMA1_Channel_Rx Interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel5_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

/* Configure DMA1_Channel_Tx interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Channel4_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

/* Configure TIM1 update interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 5;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

/* Enable and set EXTI9_5 Interrupt to the lowest priority */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 6;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
把DMA接收的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)設(shè)置為你認為最大的幀長度，（如果最長不能確定，也可以隨便指定一個長度，后面再講怎么實現(xiàn)）。
b) 定時器設(shè)置
因為使用的是TIM4_CH2，所以需要配置TIM4，并且配置為復(fù)位模式，把超時時間定為20ms，為了方便TIM4時鐘定輸入為1KHZ
/*
* This function is called by timer_init() to perform the non-generic portion
* of the initialization of the timer module.
*/
void timer_init_non_generic(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStructure;

/* TIM4 configuration ----------------------------------------------------*/
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 65535;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = SystemCoreClock/1000000 * 1000 - 1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);

/* Output Compare  Mode configuration: Channel1 */
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_Timing;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Disable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 20;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;
TIM_OC1Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);

/* TIM4 Channel 2 Input Capture Configuration */
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0;
TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure);

/* TIM4 Input trigger configuration: External Trigger connected to TI2 */
TIM_SelectInputTrigger(TIM4, TIM_TS_TI2FP2);

/* TIM4 configuration in slave reset mode  where the timer counter is
re-initialied in response to rising edges on an input capture (TI2) */
TIM_SelectSlaveMode(TIM4,  TIM_SlaveMode_Reset);

/* TIM4 IT CC1 enable */
TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_CC1, ENABLE);

}
c)工作過程如下
在串口傳輸起始位的時候，首先產(chǎn)生外部中斷，在外部中斷中開啟定時器，禁止外部中斷，只要串口上一直有數(shù)據(jù)，定時器肯定會不停的復(fù)位，到達不了定時時間，當(dāng)串口上沒有數(shù)據(jù)的時候，到超時時間后，定時器產(chǎn)生中斷，此時可以讀出接收的數(shù)據(jù)長度，然后開啟外部中斷，進入下一個周期。

(原文件名:4.jpg)

總結(jié)：本方法的缺點是程序開始的初始化麻煩些，但是優(yōu)點是非常明顯的，徹底解放了CPU，這樣在計算串口超時的時候，就不需要定時器不停的中斷，并且串口接收數(shù)據(jù)使用DMA方式，也不需要CPU參與，只是在接收結(jié)束的時候通知CPU取數(shù)據(jù)，CPU的利用率會更高。