小熊派gd32f303学习之旅（5）—使用DMA和空闲中断实现串口接收

一、前言

对于串口的数据接收来说，和发送一样，如果采用传统的接收中断模式接收数据，同样的会因为频繁中断而导致消耗大量CPU资源，所以也使用DMA进行串口数据的接收。
然后对于串口接收到的数据，还有很重要的一点就是不确定长度，这样就不知道何时该停止接收，这个时候，串口的空闲中断就体现出他的重要性了，那么什么是空闲中断呢？

空闲中断是在检测到有数据接收后，总线上在一个字节的时间内没有再接收到数据时，从而产生中断。即串口的RXNE位被置位之后才开始检测，检测到空闲之后，串口的CR1寄存器的IDLE位被硬件置1。

这样，当产生空闲中断后，就可以停止使用DMA进行串口数据的接收了。
通过串口gd32f30x的用户手册，可以看到，uart0的接收使用的的DMA0的通道4：

二、开启UART0接收

首先，使能UART0接收

然后配置接收DMA和空闲中断

#ifdef UART0_RX
#ifndef UART0_DMA
	/* 定义一个DMA配置结构体 */
	dma_parameter_struct dma_init_struct;
    /* 使能 DMA 时钟 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_DMA0);
#endif
	
	/* 初始化 DMA0 通道4 */
    dma_deinit(DMA0, DMA_CH4);
    dma_init_struct.direction = DMA_PERIPHERAL_TO_MEMORY;		/* 外设到存储器方向 */
    dma_init_struct.memory_addr = (uint32_t)UART0_RX_BUF;		/* 存储器基地址 */
    dma_init_struct.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE;	/* 存储器地址自增 */
    dma_init_struct.memory_width = DMA_MEMORY_WIDTH_8BIT;		/* 存储器位宽为8位 */
    dma_init_struct.number = UART0_TX_LEN;						/* 传输数据个数 */
    dma_init_struct.periph_addr = ((uint32_t)0x40013804);		/* 外设基地址，即USART数据寄存器地址 */
    dma_init_struct.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE;	/* 外设地址固定不变 */
    dma_init_struct.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_8BIT;	/* 外设数据位宽为8位 */
    dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_ULTRA_HIGH;			/* 软件优先级为极高*/
    dma_init(DMA0, DMA_CH4, &dma_init_struct);
    
    /* DMA循环模式配置，不使用循环模式 */
    dma_circulation_disable(DMA0, DMA_CH4);
	/* DMA存储器到存储器模式模式配置，不使用存储器到存储器模式*/
    dma_memory_to_memory_disable(DMA0, DMA_CH4);

    /* USART DMA 发送和接收使能 */
    usart_dma_transmit_config(USART0, USART_DENT_ENABLE|USART_DENR_ENABLE);
	/* DMA0 通道4 中断优先级设置并使能 */
	nvic_irq_enable(DMA0_Channel4_IRQn, 0, 0);
	/* 使能 DMA0 通道4 半传输、传输完成、传输错误中断 */
    dma_interrupt_enable(DMA0, DMA_CH4, DMA_INT_FTF|DMA_INT_HTF|DMA_INT_ERR);
    /* 使能 DMA0 通道4 */
    dma_channel_enable(DMA0, DMA_CH4);
	
	/* USART中断设置，抢占优先级0，子优先级0 */
	nvic_irq_enable(USART0_IRQn, 0, 0); 
	/* 使能USART0空闲中断 */
    usart_interrupt_enable(USART0, USART_INT_IDLE);
#endif

注意：关于usart_dma_transmit_config()函数，如果要同时开启接收和发送，那么需要写在一起，不能分开调用这个函数进行使能。

三、编写中断服务函数，完成中断数据的获取

首先，我们需要定义几个变量

#ifdef UART0_RX
/* 接收缓存 */
#define UART0_RX_LEN		256				/* 单个缓存区字节数 */
uint8_t UART0_RX_BUF[UART0_RX_LEN*2]; 		/* 双接收缓冲区 */
uint8_t UART0_RX_STAT = 0;					/* 接受状态 0x01:已接收到数据  0x03:接收缓冲区半满  0x07:接收缓冲区全满 */
uint32_t UART0_RX_NUM = 0;					/* 接收到的数据个数 */
#endif

然后完成中断服务函数

/* USART0 中断服务函数
 * 参数：无
 * 返回值：无	*/
/* 串口0中断服务程序 */
void USART0_IRQHandler(void)	
{
    if(RESET != usart_interrupt_flag_get(USART0, USART_INT_FLAG_IDLE)) //空闲中断
	{
		usart_interrupt_flag_clear(USART0,USART_INT_FLAG_IDLE);	/* 清除空闲中断标志位 */
		usart_data_receive(USART0);								/* 清除接收完成标志位 */
		dma_channel_disable(DMA0, DMA_CH4);						/* 关闭DMA传输 */
		
		UART0_RX_NUM = sizeof(UART0_RX_BUF) - dma_transfer_number_get(DMA0,DMA_CH4);
		UART0_RX_BUF[UART0_RX_NUM] = '\0';	/* 添加字符串结束符 */
		UART0_RX_STAT = 0x01;				/* 接受状态 0x01:已接收到数据 */
		
		/* 重新设置DMA传输 */
		dma_memory_address_config(DMA0,DMA_CH4,(uint32_t)UART0_RX_BUF);
		dma_transfer_number_config(DMA0,DMA_CH4,sizeof(UART0_RX_BUF));
		dma_channel_enable(DMA0, DMA_CH4);		/* 开启DMA传输 */
    }
}


/* DMA0 通道4 中断服务函数
 * 参数：无
 * 返回值：无	*/
void DMA0_Channel4_IRQHandler(void)
{
	/* 清除DMA0 通道3 中断标志位 */
	dma_interrupt_flag_clear(DMA0, DMA_CH3, DMA_INT_FLAG_G);
	if(dma_interrupt_flag_get(DMA0, DMA_CH3, DMA_INT_FLAG_HTF))
	{
		UART0_RX_NUM = UART0_RX_LEN;
		UART0_RX_BUF[UART0_RX_LEN] = '\0';		/* 添加字符串结束符 */
		UART0_RX_STAT = 0x03;					/* 接受状态 0x03:接收缓冲区半满 */
	}
	if(dma_interrupt_flag_get(DMA0, DMA_CH3, DMA_INT_FLAG_FTF))
	{
		UART0_RX_NUM = UART0_RX_LEN*2;
		UART0_RX_BUF[UART0_RX_LEN*2-1] = '\0';	/* 添加字符串结束符 */
		UART0_RX_STAT = 0x07;					/* 接受状态 0x07:接收缓冲区全满 */
	}
}

四、修改main函数，接收串口数据

将main函数修改为如下所示，循环判断串口待处理数据缓冲区中是否有需要处理的数据，如果有的话，将数据通过串口发送，并且显示其长度，发送完后将数据计数清零。

int main(void)
{
	int t = 0;
	/* 配置系统时钟 */
	systick_config();
	/* 初始化LED */
	led_init();
	/* 初始化USART0 */
	uart0_init(115200);
	
	/* 通过串口打印 Hello world! */
	u1_printf("Hello world! ");
	u1_printf("I am William. \r\n");

    while(1)
	{
		if(UART0_RX_STAT > 0)
		{
			UART0_RX_STAT = 0;
			u1_printf("RECEIVE %d data:%s \r\n", UART0_RX_NUM, UART0_RX_BUF);
		}
		
		delay_1ms(10);
		t++;
		if(t % 200 == 0) LED(0);		/* turn off LED */
		else if(t % 200 == 100) LED(1);	/* turn on LED */
        
	}
}

五、功能验证

编译链接烧录到小熊派开发板，通过串口调试助手向MCU发送数据：

六、附录

完整代码我存放在码云，可以查看：https://gitee.com/william_william/BearPi-GD32F303RGT6.git
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