前言
在第七章中，我们采用查询和中断的方式进行UART的发送和接收，查询和纯中断方式的弊端如下：
1.查询方式：
CPU不断轮询UART的状态标志位（如TXE, RXNE），效率极低，CPU完全被阻塞，无法执行其他任务。
2.中断方式：
发送： 每发送完一个字节，产生一个中断，CPU需要响应中断并写入下一个字节。对于大量数据发送，中断频率非常高，CPU频繁进出中断，额外开销很大。
接收： 每接收到一个字节，产生一个中断，CPU需要立刻读取数据寄存器，否则下一个数据可能会覆盖当前数据（Overrun Error）。如果CPU正在处理高优先级中断任务，可能导致数据丢失。
为了解决上面这两种方式的缺点，本章采用DMA方式来进行数据发送和接收：
DMA发送：CPU只需一次性将要发送的数据数组地址、长度等信息配置给DMA，DMA就会自动地将内存中的数据逐个搬运到UART的发送数据寄存器中，直到发送完成才通知CPU。整个过程CPU几乎可以完全不管。
DMA接收：CPU只需提前开辟一个接收缓冲区（数组），并将其地址和长度配置给DMA。此后，UART收到的每一个字节都会由DMA自动搬运到指定的内存数组中。只有当整个缓冲区接收满（或一半时，利用半传输中断）时，DMA才通知CPU来处理数据。极大降低了中断频率， 避免了数据丢失。
DMA通讯的优点：
- 高效： 极大减少了CPU开销，让CPU可以专注于数据处理、算法等核心任务。
- 低功耗： CPU在数据传输期间可以进入睡眠模式，降低系统功耗。
- 高可靠性： 尤其对于高速数据流，DMA方式能更可靠地处理数据，避免因中断延迟导致的数据丢失。
一、功能
使用UART1模块与USB转TTL模块进行串口通讯，UART1发送和接收采用DMA。
二、硬件
通过USB转TTL模块连接PC与Startkit板, Startkit板与USB转TTL模块的连线方式如下，通过串口将信息发送到串口助手。
Startkit 开发板 | USB转TTL模块 |
Tx(PA0) | Rx |
Rx(PA1) | Tx |
GND | GND |
三、PY32Studio配置
3.1 创建新的工程F032_UART_DMA
3.2 配置时钟参数
UART通讯需要高精度时钟，我们采用外部HSE，系统时钟通过PLL倍频为72MHz.
3.3 配置UART1的参数
第一步：激活UART1, 配置参数：
第二步：配置UART的发送和接收的DMA通道：
第三步：使能中断：
第四步：点击生成工程
四、编写应用代码
4.1 应用代码
在PY32Studio生成的代码的基础上，添加以下代码：
在main.c文件定义一个接收长度宏，放在Private define, USER CODE BEGIN PD后面：
/* Private define ------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PD */ #define RX_FIXED_LEN 10U // 接收固定为10字节 /* USER CODE END PD */增加四个变量rx_buf、tx_buf、dma_tx_complete_flag和dma_rx_complete_flag，放在Private variables，USER CODE BEGIN PV的后面
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PV */ uint8_t rx_buf[RX_FIXED_LEN] = {0};//接收数组 uint8_t tx_buf[] = "\r\nPlease input 10 characters: \r\n"; //发送的提示语 uint8_t dma_tx_complete_flag = 0; // DMA发送完成标志 uint8_t dma_rx_complete_flag = 0; // DMA接收完成标志 /* USER CODE END PV */在main.c文件中，重写发送和接收完成的回调函数，放在USER CODE BEGIN 4后面：
/* USER CODE BEGIN 4 */ /** @brief DMA发送完成回调 */ void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { if(huart->Instance == UART1) { dma_tx_complete_flag = 1; //发送完成标志位置位 } } /** @brief DMA接收完成回调：收满RX_FIXED_LEN字节触发 */ void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { if(huart->Instance == UART1) { // 收到固定长度10字节，置标记 // 注意：回调里面不要做发送，只标记，业务放到while(1) dma_rx_complete_flag = 1; //接收完成标志位置位 // 重启DMA接收，等待下一帧10字节 HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, rx_buf, RX_FIXED_LEN); } } /* USER CODE END 4 */在main()函数中
- 在USER CODE BEGIN 1段中，初始化发送和接收标志位；
- 在USER CODE BEGIN 2段中，启动DMA接收数据；
- 在while（1）循环中，加入以下代码：
- 发送提示语（发送之前，判断发送标志位是否空闲）；
- 判断是否接收到10个字符数据，如果接收到，把接收到的数据发回去。
int main(void) { /* USER CODE BEGIN 1 */ dma_tx_complete_flag = 1; // 初始状态发送空闲 dma_rx_complete_flag = 0; //初始接收状态空闲 /* USER CODE END 1 */ /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/ /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init(); /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* Configure the system clock */ Studio_RCC_Init(); /* USER CODE BEGIN SysInit */ /* USER CODE END SysInit */ /* Initialize all configured peripherals */ Studio_GPIO_Init(); Studio_DMA_Init(); Studio_UART1_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */ // 启动固定长度DMA接收 HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, rx_buf, RX_FIXED_LEN); /* USER CODE END 2 */ /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while(1) { if(dma_tx_complete_flag == 1) { dma_tx_complete_flag = 0; // 发送tx_buf提示语 HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, tx_buf, sizeof(tx_buf)-1); } HAL_Delay(3000); // 如果检测收到固定10字节帧，把接收到的字符发送回去 if(dma_rx_complete_flag == 1) { dma_rx_complete_flag = 0; if(dma_tx_complete_flag == 1) //上一次发送任务是否完成 { dma_tx_complete_flag = 0; HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, rx_buf, RX_FIXED_LEN); //把接收到的数据发送回去 } } HAL_Delay(1000); /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ }4.2 设置
在选项卡中，选择安装的编译器版本和Debug类型。
4.3 编译，下载
- 点击编译图标，开始编译程序；
- 编译成功后，开始下载程序；
- 下载成功后，开始调试程序；
4.4调试
点击调试图标，进入调试界面，运行程序，把rx_buf加到Watch1窗口中。在View菜单中，选择Periodic Window Update命令，全速运行代码，观察变量的值（接收到的数据）。
打开串口助手，选择正确的端口名，波特率，数据位，校验位和停止位，打开串口，开始接收数据。右面的窗口可以显示出从MCU发送过来的数据，然后输入10个字符，点击发送。发送完成后，可以看到接收到返回的字符。
五、总结
本文用UART+DMA实现报文发送和接收，整个过程主要步骤如下：
- 通过PY32Studio配置时钟，UART, DMA;
- 重写发送和接收的回调函数；
- 在while循环中，判断是否发送完成，如果发送完成，调用HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, tx_buf, sizeof(tx_buf)-1);发送提示语；如果接收完成，调用HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, tx_buf, sizeof(tx_buf)-1);发送接收到的数据；
- 在接收完成的回调函数中，再次启用接收函数HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, rx_buf, RX_FIXED_LEN)。
注意：
连续快速发送前，一定要判断dma_tx_complete_flag，防止HAL_BUSY。
