串口1使用DMA中断+软件超时接收不定长数据心得

电子DI*** · 发表于 2023-6-15 16:00:35

本帖最后由电子DIY小家于 2023-6-15 16:05 编辑

最近发现STC家的MCU开始支持DMA了。之前一直没时间用，这几天有空刚好看了下关于串口的这部分DMA.

可以看到这个串口部分的DMA一共就12个寄存器，可以说是简单到了极点，那就一起往下看看，当然了其实如标题类似的程序手册里也有，不过手册的相对简单，这边稍稍给他概括升级了一下下，顺便亲身体验一下这个DMA的使用，看看会不会踩坑。

首选贴上主函数的代码：

void main(void)
{
    u8 xdata dat[50];
        
        u16 i,j;
        COMx_InitDefine                COMx_InitStructure;                                        //结构定义
    
    
//-----------------------------------------------系统初始化-----------------------------------------------    
    WTST = 0;                                                                   //设置程序指令延时参数，赋值为0可将CPU执行指令的速度设置为最快
    EAXFR = 1;                                                                  //扩展寄存器(XFR)访问使能
    CKCON = 0;                                                                  //提高访问XRAM速度

        P0M1 = 0x00;   P0M0 = 0x00;                                                 //设置为准双向口
        P1M1 = 0x00;   P1M0 = 0x00;                                                 //设置为准双向口
        P2M1 = 0x00;   P2M0 = 0x00;                                                 //设置为准双向口
        P3M1 = 0x00;   P3M0 = 0x00;                                                 //设置为准双向口
        P4M1 = 0x00;   P4M0 = 0x00;                                                 //设置为准双向口
        P5M1 = 0x00;   P5M0 = 0x00;                                                 //设置为准双向口
        P6M1 = 0x00;   P6M0 = 0x00;                                                 //设置为准双向口
        P7M1 = 0x00;   P7M0 = 0x00;                                                 //设置为准双向口

//-----------------------------------------------串口初始化-----------------------------------------------     
        COMx_InitStructure.UART_Mode      = UART_8bit_BRTx;                                //模式, UART_ShiftRight,UART_8bit_BRTx,UART_9bit,UART_9bit_BRTx
        COMx_InitStructure.UART_BRT_Use   = BRT_Timer1;                                            //选择波特率发生器, BRT_Timer1, BRT_Timer2 (注意: 串口2固定使用BRT_Timer2)
        COMx_InitStructure.UART_BaudRate  = 115200UL;                                            //波特率, 一般 110 ~ 115200
        COMx_InitStructure.UART_RxEnable  = ENABLE;                                                    //接收允许,   ENABLE或DISABLE
        COMx_InitStructure.BaudRateDouble = DISABLE;                                            //波特率加倍, ENABLE或DISABLE
    COMx_InitStructure.Priority       = Priority_1;                 
        UART_Configuration(UART1, &COMx_InitStructure);                                        //初始化串口1 
                    
    Timer0_Init();                                                              //定时器初始化,提供1ms系统时钟
        EA = 1;                                                                     //允许总中断
        UART1_DMA_Receive(COM_RX_Lenth);                                            //设置dma下的数据接收
                    
        while (1)                   
        {     

        P21 = 0; 
        
        if( flag_1ms )                                                          //1ms系统时间
        {
            flag_1ms = 0;
            if( COM1.RX_TimeIDLE>0 )                                            //模拟空闲中断的超时变量
            {           
                COM1.RX_TimeIDLE--;
                if( COM1.RX_TimeIDLE==0 )                                       //空闲中断时间到达
                {
                    P21 = 1;
                    i=sprintf(dat,"接收：%d\t",(u16)UART1_DMA_ReceiveNum());            //计算接受到的数据长度
                    
                    for(j=0;j<UART1_DMA_ReceiveNum();j++)                       //将接收到的数据写入缓冲区
                        dat[i++] = COM1.RX_Buff[j];
                    
                    UART1_DMA_FreightSend(dat,i);                                    //打印字符串
                    UART1_DMA_Receive(COM_RX_Lenth);                                //重新设置接收区                        
                }
            }
            
            if( COM1.RX_TimeOUT>0 )                                             //发送数据的超时
            {
                COM1.RX_TimeOUT--;
                if( COM1.RX_TimeOUT==0 )
                {
                        
                }
            }                
        }

        }
}

复制代码

其次贴上子函数的一些代码

COMx_Define        xdata COM1;

//========================================================================
// 函数: void UART1_DMA_Interrupt (void) interrupt 50/51
// 描述: UART1 DMA中断函数
// 参数: none.
// 返回: none.
// 版本: VER1.0
// 日期: 2021-5-8
// 备注: 
//========================================================================
void UART1_DMA_Interrupt(void) interrupt 13
{
    
    if (DMA_UR1T_STA & 0x01)        //发送完成
    {
        P21 = 1;
        DMA_UR1T_STA &= ~0x01;
        COM1.TX_OK = 1;
    }
    if (DMA_UR1T_STA & 0x04)        //数据覆盖
    {
        P21 = 1;
        DMA_UR1T_STA &= ~0x04;
    }
    
    if (DMA_UR1R_STA & 0x01)        //接收完成
    {
        P21 = 1;
        DMA_UR1R_STA &= ~0x01;
        COM1.RX_OK = 1;
        P20=!P20;
    }
    if (DMA_UR1R_STA & 0x02)        //数据丢弃
    {
        P21 = 1;
        DMA_UR1R_STA &= ~0x02;
    }
}

void UART1_DMA_FreightSend(u8 *pData, u16 Size)
{
    u16 i;
    if(Size == 0) 
        return;
    
    for( i=0;i<Size;i++ )
    {
        COM1.TX_Buff[i] = pData[i];
        COM1.TX_Cnt++;
    }
    
    while(COM1.TX_OK==0);
    COM1.TX_OK = 0;
    
    Size -= 1;
    DMA_UR1T_AMTH = (u8)(Size >> 8);    //设置传输总字节数(低8位)：n+1
    DMA_UR1T_AMT = (u8)Size;            //设置传输总字节数(高8位)：n+1
    DMA_UR1T_TXAH = (u8)((u16)&COM1.TX_Buff >> 8);
    DMA_UR1T_TXAL = (u8)((u16)&COM1.TX_Buff);
    DMA_UR1T_CR = 0xc0;                        //bit7 1:使能 UART1_DMA, bit6 1:开始 UART1_DMA 自动发送
    COM1.RX_TimeOUT = RX_TimeOUT_Set1 ;
}

void UART1_DMA_Send(void)
{
    u16 Size;
    if(COM1.TX_Cnt == 0) 
        return;
    
    while(COM1.TX_OK==0);
    COM1.TX_OK = 0;
    
    Size = COM1.TX_Cnt-1;
    DMA_UR1T_AMTH = (u8)(Size >> 8);    //设置传输总字节数(低8位)：n+1
    DMA_UR1T_AMT = (u8)Size;            //设置传输总字节数(高8位)：n+1
    DMA_UR1T_TXAH = (u8)((u16)&COM1.TX_Buff >> 8);
    DMA_UR1T_TXAL = (u8)((u16)&COM1.TX_Buff);
    DMA_UR1T_CR = 0xc0;                        //bit7 1:使能 UART1_DMA, bit6 1:开始 UART1_DMA 自动发送
    COM1.RX_TimeOUT = RX_TimeOUT_Set1 ;
}

void UART1_DMA_Receive( u16 Size)
{
    if(Size == 0) return;
    DMA_UR1R_CR = 0x00;
    COM1.RX_Cnt  =Size;
    Size -= 1;
    DMA_UR1R_AMTH = (u8)(Size >> 8);    //设置传输总字节数(低8位)：n+1
    DMA_UR1R_AMT = (u8)Size;            //设置传输总字节数(高8位)：n+1
    DMA_UR1R_RXAH = (u8)((u16)&COM1.RX_Buff >> 8);
    DMA_UR1R_RXAL = (u8)((u16)&COM1.RX_Buff);
    DMA_UR1R_CR = 0xa1;                        //bit7 1:使能 UART1_DMA, bit5 1:开始 UART1_DMA 自动接收, bit0 1:清除 FIFO
    COM1.RX_Cnt_Num = 0;
    
    DMA_UR1R_DONEH = 0;
    DMA_UR1R_DONE = 0;
}

u16 UART1_DMA_ReceiveNum(void)
{
    return ((u16)DMA_UR1R_DONEH<<8)|DMA_UR1R_DONE;
    //return (u8)DMA_UR1R_DONE;
}

void UART1_int (void) interrupt 4
{
    P21 = 1;
    if(RI)
    {
        RI = 0;
        COM1.RX_TimeIDLE = RX_TimeIDLE_Set1;
        COM1.RX_Cnt_Num++;
    }

    if(TI)
    {
        TI = 0;
    }
}


//========================================================================
// 函数: UART_Configuration
// 描述: UART初始化程序.
// 参数: UARTx: UART组号, COMx结构参数,请参考UART.h里的定义.
// 返回: none.
// 版本: V1.0, 2012-10-22
//========================================================================
u8 UART_Configuration(u8 UARTx, COMx_InitDefine *COMx)
{
    #if  defined( UART1 ) || defined( UART2 ) || defined( UART3 ) || defined( UART4 )
        u16        i;
        u32        j;
    #else
        UARTx = NULL;
        COMx = NULL;
    #endif

    #ifdef UART1
        if(UARTx == UART1)
        {
//-------------------------------------------结构体参数初始化-------------------------------------------           
            COM1.RX_TimeIDLE    = 0;
            COM1.RX_TimeOUT   = 0;
            COM1.RX_Cnt  = 0;
            COM1.TX_Cnt     = 0;
            COM1.TX_OK = 1;
            COM1.RX_OK = 0;
            
            for(i=0; i<COM_TX_Lenth; i++)        
                COM1.TX_Buff[i] = 0;
            for(i=0; i<COM_RX_Lenth; i++)        
                COM1.RX_Buff[i] = 0;

//-------------------------------------------串口参数初始化-------------------------------------------                
            SCON = (SCON & 0x3f) | COMx->UART_Mode;        //模式设置
            if((COMx->UART_Mode == UART_9bit_BRTx) || (COMx->UART_Mode == UART_8bit_BRTx))        //可变波特率
            {
                j = (MAIN_Fosc / 4) / COMx->UART_BaudRate;        //按1T计算
                if(j >= 65536UL)        return FAIL;        //错误
                j = 65536UL - j;
                if(COMx->UART_BRT_Use == BRT_Timer2)
                {
                    T2R = 0;                //Timer stop
                    S1BRT = 1;        //S1 BRT Use Timer2;
                    T2_CT = 0;        //Timer2 set As Timer
                    T2x12 = 1;        //Timer2 set as 1T mode
                    T2H = (u8)(j>>8);
                    T2L = (u8)j;
                    T2R = 1;                //Timer run enable
                }
                else
                {
                    TR1 = 0;
                    S1BRT = 0;                //S1 BRT Use Timer1;
                    T1_CT = 0;                //Timer1 set As Timer
                    TMOD &= ~0x30;//Timer1_16bitAutoReload;
                    T1x12 = 1;                //Timer1 set as 1T mode
                    TH1 = (u8)(j>>8);
                    TL1 = (u8)j;
                    TR1  = 1;
                }
            }
            else if(COMx->UART_Mode == UART_ShiftRight)
            {
                if(COMx->BaudRateDouble == ENABLE)        S1M0x6 = 1;        //固定波特率SysClk/2
                else                                                                S1M0x6 = 0;        //固定波特率SysClk/12
            }
            else if(COMx->UART_Mode == UART_9bit)        //固定波特率SysClk*2^SMOD/64
            {
                if(COMx->BaudRateDouble == ENABLE)        SMOD = 1;        //固定波特率SysClk/32
                else                                                                SMOD = 0;        //固定波特率SysClk/64
            }
            UART1_RxEnable(COMx->UART_RxEnable);        //UART接收使能

            if(COMx->Priority <= Priority_3) UART1_Priority(COMx->Priority); else  return FAIL;
            UART1_Interrupt(1);
            
            DMA_UR1T_CFG = 0x80;                //bit7 1:Enable Interrupt
            DMA_UR1T_STA = 0x00;
            DMA_UR1T_AMT =0;                //设置传输总字节数(低8位)：n+1
            DMA_UR1T_AMTH = 0;                //设置传输总字节数(高8位)：n+1
            DMA_UR1T_TXAH = (u8)((u16)&COM1.TX_Buff >> 8);
            DMA_UR1T_TXAL = (u8)((u16)&COM1.TX_Buff);
            DMA_UR1T_CR = 0xc0;                        //bit7 1:使能 UART1_DMA, bit6 1:开始 UART1_DMA 自动发送

            DMA_UR1R_CFG = 0x80;                //bit7 1:Enable Interrupt
            DMA_UR1R_STA = 0x00;
            DMA_UR1R_AMT = 0;                //设置传输总字节数(低8位)：n+1
            DMA_UR1R_AMTH = 0;                //设置传输总字节数(高8位)：n+1
            DMA_UR1R_RXAH = (u8)((u16)&COM1.RX_Buff >> 8);
            DMA_UR1R_RXAL = (u8)((u16)&COM1.RX_Buff);
            DMA_UR1R_CR = 0xa1;                        //bit7 1:使能 UART1_DMA, bit5 1:开始 UART1_DMA 自动接收, bit0 1:清除 FIFO
            
            return SUCCESS;
        }
    #endif

        return FAIL;        //错误
}

复制代码

#ifndef __USART_H
#define __USART_H

#include "stc.h"
//========================================================================
//                              定义声明
//========================================================================

#define        UART1        1       //使用哪些串口就开对应的定义，不用的串口可屏蔽掉定义，节省资源
#define        UART2        2
#define        UART3        3
#define        UART4        4

#define        COM_TX_Lenth        290         //设置串口发送数据缓冲区大小
#define        COM_RX_Lenth        290         //设置串口接收数据缓冲区大小


#define        PRINTF_SELECT  UART2                //选择 printf 函数所使用的串口，参数 UART1~UART4
#define        UART_ShiftRight        0                //同步移位输出
#define        UART_8bit_BRTx        (1<<6)        //8位数据,可变波特率
#define        UART_9bit                (2<<6)        //9位数据,固定波特率
#define        UART_9bit_BRTx        (3<<6)        //9位数据,可变波特率


#define        RX_TimeIDLE_Set1                5       //接收数据超时时间设置
#define        TimeOutSet2                5
#define        TimeOutSet3                5
#define        TimeOutSet4                5

#define        RX_TimeOUT_Set1     200;


#define        BRT_Timer1        1           //波特率发生器选择
#define        BRT_Timer2        2
#define        BRT_Timer3        3
#define        BRT_Timer4        4

//========================================================================
//                              UART设置
//========================================================================

#define                UART1_RxEnable(n)                (n==0?(REN = 0):(REN = 1))                        /* UART1接收使能 */
#define                UART2_RxEnable(n)                (n==0?(S2REN = 0):(S2REN = 1))                /* UART2接收使能 */
#define                UART3_RxEnable(n)                (n==0?(S3REN = 0):(S3REN = 1))                /* UART3接收使能 */
#define                UART4_RxEnable(n)                (n==0?(S4REN = 0):(S4REN = 1))                /* UART4接收使能 */


#define                CLR_TI2()                        S2TI = 0                        /* 清除TI2                                                                 */
#define                CLR_RI2()                        S2RI = 0                        /* 清除RI2                                                                 */
#define                CLR_TI3()                        S3TI = 0                        /* 清除TI3                                                                 */
#define                CLR_RI3()                        S3RI = 0                        /* 清除RI3                                                                 */
#define                CLR_TI4()                        S4TI = 0                        /* 清除TI3                                                             */
#define                CLR_RI4()                        S4RI = 0                        /* 清除RI3                                                             */

#define                S3_8bit()                        S3SM0 = 0        /* 串口3模式0，8位UART，波特率 = 定时器的溢出率 / 4  */
#define                S3_9bit()                        S3SM0 = 1        /* 串口3模式1，9位UART，波特率 = 定时器的溢出率 / 4  */
#define         S3_BRT_UseTimer3()        S3ST3 = 1        /* BRT select Timer3                                                         */
#define         S3_BRT_UseTimer2()        S3ST3 = 0        /* BRT select Timer2                                                         */

#define                S4_8bit()                        S4SM0 = 0        /* 串口4模式0，8位UART，波特率 = 定时器的溢出率 / 4  */
#define                S4_9bit()                        S4SM0 = 1        /* 串口4模式1，9位UART，波特率 = 定时器的溢出率 / 4  */
#define         S4_BRT_UseTimer4()        S4ST4 = 1        /* BRT select Timer4                                                         */
#define         S4_BRT_UseTimer2()        S4ST4 = 0        /* BRT select Timer2                                                         */

//串口1中断优先级控制
#define         UART1_Priority(n)                        do{if(n == 0) PSH = 0, PS = 0; \
                                                                                                                                if(n == 1) PSH = 0, PS = 1; \
                                                                                                                                if(n == 2) PSH = 1, PS = 0; \
                                                                                                                                if(n == 3) PSH = 1, PS = 1; \
                                                                                                                        }while(0)

#define                UART1_Interrupt(n)        (n==0?(ES = 0):(ES = 1))                                        /* UART1中断使能 */
#define                UART2_Interrupt(n)        (n==0?(ES2 = 0):(ES2 = 1))                                /* UART2中断使能 */
#define                UART3_Interrupt(n)        (n==0?(ES3 = 0):(ES3 = 1))                                /* UART3中断使能 */
#define                UART4_Interrupt(n)        (n==0?(ES4 = 0):(ES4 = 1))                                /* UART4中断使能 */

                                                            
//========================================================================
//                              变量声明
//========================================================================

typedef struct
{ 
        u8        RX_TimeIDLE;                //字节接收超时（模拟空闲中断）
    u8  RX_TimeOUT;             //接收超时
    
    u8  RX_Buff[COM_RX_Lenth];  //接收数组
    u16        RX_Cnt;                            //接收数据个数
        u16        RX_Cnt_Num;                            //接收数据个数
    u8  TX_Buff[COM_TX_Lenth];  //发送数组
    u16        TX_Cnt;                            //发送数据个数
    u8        TX_OK;                            //发送完成 1
    u8        RX_OK;                            //发送完成 1
    
} COMx_Define; 

typedef struct
{ 
        u8        UART_Mode;                        //模式,         UART_ShiftRight,UART_8bit_BRTx,UART_9bit,UART_9bit_BRTx
        u8        UART_BRT_Use;                //使用波特率,   BRT_Timer1,BRT_Timer2,BRT_Timer3,BRT_Timer4
        u32        UART_BaudRate;                //波特率,            一般 110 ~ 115200
        u8        Morecommunicate;        //多机通讯允许, ENABLE,DISABLE
        u8        UART_RxEnable;                //允许接收,   ENABLE,DISABLE
        u8        BaudRateDouble;                //波特率加倍, ENABLE,DISABLE
    u8  Priority;               //优先级 
} COMx_InitDefine; 


u8        UART_Configuration(u8 UARTx, COMx_InitDefine *COMx);

extern COMx_Define        xdata COM1;

void UART1_DMA_FreightSend(u8 *pData, u16 Size);
void UART1_DMA_Send(void);
void UART1_DMA_Receive( u16 Size);
u16 UART1_DMA_ReceiveNum(void);



#endif
复制代码

代码部分如上，整体用下来其实非常的简单，总的概括下几个注意事项：

1.串口DMA的读写的数据源地址必须在xram区域，否则无法正常读写；

2.接收不定长数据的时候，接收缓冲区没有接收满但是需要开启下一次接收之前，记得要先复位一下DMA_UR1R_CR寄存器，否则DMA_UR1R_DONE计数器不会清空

3.MDA发送的时候由于是缓冲区发送，为了避免发送过快数据丢失，记得在发送之前要判断上一次是否发送完成。

4.在使用接收之前一定要先开启DMA的数据缓冲区，否则无法收到数据

5.在接收不定长数据时，由于我的这个STC32G12K128暂时不带串口超时中断，所以用了串口数据接收中断做了超时校验（这里一定要开启接收中断），换别的型号的时候可以直接用硬件的超时中断。

6.由于串口的DMA中断用到的中断向量号非常大，可以使用插件或者内嵌汇编的中断跳转，具体查看手册“5.9 关于中断号大于31在Keil中编译出错的处理”相关内容

7.DMA_UR1T_AMT寄存器的实际读写的字节数为(AMT+1)，即当AMT 设置为0时，读写1字节，当AMT 设置255时，读写256字节

可以看到整个代码比串口就加了十几行代码，但是效率提高了n多，下面看实测：

具体代码可以在附件中下载测试，等我有了STC32G8K64在来试试这个串口超时中断来替换这个软件超时

。

_奶*** · 发表于 2023-12-8 16:00:19

也就是说对于STC8 系列等没有串口超时中断的单片机，，，还是需要开着串口接收中断。那串口DMA这里就有点鸡肋了，，，本意是通过串口DMA接收串口数据减少单片机进入串口接收中断的次数。就目前也就是做到了不用单片机搬运数据，中断该进还是得进。。再不定长的使用情形下，提升感觉真得不大。定长发送的应该还不错。

神*** · 发表于 2023-12-8 16:03:16

先在 STC32G8K64 支持了

社区*** · 发表于 2023-12-8 16:45:52

用在STC32G8K64 上面，效果很好。多谢楼主分享。

_奶*** · 发表于 2023-12-8 17:35:05

神*** 发表于 2023-12-8 16:03
先在 STC32G8K64 支持了

老片子也升级一下啊，，救一救啊。加个超时中断对不对

_奶*** · 发表于 2023-12-8 17:52:23

神*** 发表于 2023-12-8 16:03
先在 STC32G8K64 支持了

STC8系列啊，，说他老片子其实也挺新的了，STC8AD4也带DMA，最近准备要测试的STC8H8K64U 也是带DMA的。。。还有手册上写的64K的DMA缓冲区STC8H上实现了么。。。

神*** · 发表于 2023-12-8 19:32:54

不用 USB, STC8H8K64U-LQFP48/32 和 STC32G8K64-LQFP48/32 管脚兼容

zhuhu*** · 发表于 2024-1-5 11:51:53

_奶*** 发表于 2023-12-8 16:00
也就是说对于STC8 系列等没有串口超时中断的单片机，，，还是需要开着串口接收中断。那串口DMA这里就有点鸡 ...

对啊，不像STM32带空闲中断的，这个用起来确实有点鸡肋

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串口1使用DMA中断+软件超时接收不定长数据心得

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