第六十七章：CH32V103应用教程——USART-DMA

草帽王子 · 发表于 2021-4-30 19:29:28

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本帖最后由草帽王子于 2021-9-10 17:59 编辑

本章教程主要使用USART2和USART3通过DMA进行数据收发。

1、USART简介及相关函数介绍

USART模块支持DMA功能，可以利用DMA实现快速连续收发。当启用DMA时，USART状态寄存器（R32_USARTx_STATR）TXE被置1时，DMA就会从设定的内存空间向发送缓冲区写数据。当使用DMA接收时，每次RXNE置1后，DMA就会将接收缓冲区里的数据转移到特定的内存空间。

使用DMA进行发送
使用DMA进行发送，可以通过设置USART控制寄存器3（USARTx_CTLR3）上的DMAT位激活。当TXE位被置1时，DMA就从指定的SRAM区传送数据到USART数据寄存器（USARTx_DATAR）。为USART的发送分配一个DMA通道的步骤如下：

1. 在DMA控制寄存器上将USARTx_DATAR寄存器地址配置成DMA传输的目的地址。在每个TXE事件后，数据将被传送到这个地址。
2. 在DMA控制寄存器上将存储器地址配置成DMA传输的源地址。在每个TXE事件后，将从此存储器区读出数据并传送到USARTx_DATAR寄存器。
3. 在DMA控制寄存器中配置要传输的总的字节数。
4. 在DMA寄存器上配置通道优先级。
5. 根据应用程序的要求，配置在传输完成一半还是全部完成时产生DMA中断。
6. 在DMA寄存器上激活该通道。

当传输完成DMA控制器指定的数据量时， DMA控制器在该DMA通道的中断向量上产生一中断。
在发送模式下，当DMA传输完所有要发送的数据时，DMA控制器设置DMA 中断状态寄存器（DMA_INTFR）的TCIFx标志；监视USART状态寄存器（R32_USARTx_STATR）的TC标志可以确认USART通信是否结束，这样可以在关闭USART或进入停机模式之前避免破坏最后一次传输的数据；软件需要先等待TXE=1，再等待TC=1。

使用DMA进行接收
可以通过设置USART_CTLR3寄存器的DMAR位激活使用DMA进行接收，每次接收到一个字节，DMA控制器就就把数据从USARTx_DATAR寄存器传送到指定的SRAM区(参考DMA相关说明)。为USART的接收分配一个DMA通道的步骤如下：

1. 通过DMA控制寄存器把USARTx_DATAR寄存器地址配置成传输的源地址。在每个RXNE事件后，将从此地址读出数据并传输到存储器。
2. 通过DMA控制寄存器把存储器地址配置成传输的目的地址。在每个RXNE事件后，数据将从USARTx_DATAR传输到此存储器区。
3. 在DMA控制寄存器中配置要传输的总的字节数。
4. 在DMA寄存器上配置通道优先级。
5. 根据应用程序的要求配置在传输完成一半还是全部完成时产生DMA中断。
6. 在DMA控制寄存器上激活该通道。

当接收完成DMA控制器指定的传输量时，DMA控制器在该DMA通道的中断矢量上产生一中断。

本章教程不使用中断进行数据收发，因此不需要在程序中进行中断配置。
关于CH32V103 USART具体信息，可参考CH32V103应用手册。USART标准库函数在第三章节已介绍，在此不再赘述。

2、硬件设计

本章教程主要使用USART2和USART3通过DMA进行数据收发。将开发板USART2与USART3连接起来即可，具体连接方式如下：
硬件连线：PA2 —— PB11
PA3 —— PB10

3、软件设计

本章教程主要进行串口轮询收发模式演示，具体程序如下：
usart.h文件

#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "ch32v10x_conf.h"
/* Global typedef */
typedef enum
{
FAILED = 0,
PASSED = !FAILED
} TestStatus;
/* Global define */
#define TxSize1 100
#define TxSize2 100
extern u8 TxBuffer1[];
extern u8 TxBuffer2[];
extern u8 RxBuffer1[];
extern u8 RxBuffer2[];
void USARTx_CFG(void);
void DMA_INIT(void);
TestStatus Buffercmp(uint8_t* Buf1, uint8_t* Buf2, uint16_t BufLength);
#endif

复制代码

usart.h文件主要进行相关定义和函数声明；
usart.c文件

#include "usart.h"
/* Global Variable */
u8 TxBuffer1[] = "*Buffer1 Send from USART2 to USART3 using DMA!"; /* Send by UART2 */
u8 TxBuffer2[] = "#Buffer2 Send from USART3 to USART2 using DMA!"; /* Send by UART3 */
u8 RxBuffer1[TxSize1]={0}; /* USART2 Using */
u8 RxBuffer2[TxSize2]={0}; /* USART3 Using */
/*******************************************************************************
* Function Name : USARTx_CFG
* Description : Initializes the USART2 & USART3 peripheral.
* Input : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void USARTx_CFG(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2|RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);
/* USART2 TX-->A.2 RX-->A.3 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
/* USART3 TX-->B.10 RX-->B.11 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
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_Tx | USART_Mode_Rx;
USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);
USART_Init(USART3, &USART_InitStructure);
DMA_Cmd(DMA1_Channel7, ENABLE); /* USART2 Tx */
DMA_Cmd(DMA1_Channel6, ENABLE); /* USART2 Rx */
DMA_Cmd(DMA1_Channel2, ENABLE); /* USART3 Tx */
DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE); /* USART3 Rx */
USART_Cmd(USART2, ENABLE);
USART_Cmd(USART3, ENABLE);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : DMA_INIT
* Description : Configures the DMA for USART2 & USART3.
* Input : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void DMA_INIT(void)
{
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
DMA_DeInit(DMA1_Channel7);
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)(&USART2->DATAR); /* USART2->DATAR:0x40004404 */
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)TxBuffer1;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = TxSize1;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
DMA_Init(DMA1_Channel7, &DMA_InitStructure);
DMA_DeInit(DMA1_Channel6);
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)(&USART2->DATAR);
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)RxBuffer1;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = TxSize2;
DMA_Init(DMA1_Channel6, &DMA_InitStructure);
DMA_DeInit(DMA1_Channel2);
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)(&USART3->DATAR); /* USART2->DATAR:0x40004804 */
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)TxBuffer2;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = TxSize2;
DMA_Init(DMA1_Channel2, &DMA_InitStructure);
DMA_DeInit(DMA1_Channel3);
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)(&USART3->DATAR);
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)RxBuffer2;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = TxSize1;
DMA_Init(DMA1_Channel3, &DMA_InitStructure);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Buffercmp
* Description : Compares two buffers
* Input : Buf1,Buf2:buffers to be compared
* BufferLength: buffer's length
* Return : PASSED: Buf1 identical to Buf2
* FAILED: Buf1 differs from Buf2
*******************************************************************************/
TestStatus Buffercmp(uint8_t* Buf1, uint8_t* Buf2, uint16_t BufLength)
{
while(BufLength--)
{
if(*Buf1 != *Buf2)
{
return FAILED;
}
Buf1++;
Buf2++;
}
return PASSED;
}

复制代码

usart.c文件主要包括两个函数：USARTx_CFG函数、DMA_INIT函数和Buffercmp函数；USARTx_CFG函数主要进行串口2和串口3的初始化配置；DMA_INIT函数主要进行DMA初始化配置；Buffercmp函数主要进行发送数据和接收数据的比较。
main.c文件

int main(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
Delay_Init();
USART_Printf_Init(115200);
printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
printf("USART DMA TEST\r\n");
DMA_INIT();
USARTx_CFG(); /* USART2 & USART3 INIT */
USART_DMACmd(USART2,USART_DMAReq_Tx|USART_DMAReq_Rx,ENABLE);
USART_DMACmd(USART3,USART_DMAReq_Rx|USART_DMAReq_Tx,ENABLE);
while (DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC7) == RESET) /* Wait until USART2 TX DMA1 Transfer Complete */
{
}
while (DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC6) == RESET) /* Wait until USART2 RX DMA1 Transfer Complete */
{
}
while (DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC2) == RESET) /* Wait until USART3 TX DMA1 Transfer Complete */
{
}
while (DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC3) == RESET) /* Wait until USART3 RX DMA1 Transfer Complete */
{
}
TransferStatus1=Buffercmp(TxBuffer1,RxBuffer2,TxSize1);
TransferStatus2=Buffercmp(TxBuffer2,RxBuffer1,TxSize2);
if(TransferStatus1 && TransferStatus2)
{
printf("Send Success!\r\n");
}
else
{
printf("Send Fail!\r\n");
}
printf("TxBuffer1:%s\r\n",TxBuffer1);
printf("RxBuffer1:%s\r\n",RxBuffer1);
printf("TxBuffer2:%s\r\n",TxBuffer2);
printf("RxBuffer2:%s\r\n",RxBuffer2);
while(1)
{
}
}