STM32开发必备知识篇：串口DMA空闲中断

       随着撰写博客的深入，笔者先初步打算把博客细分为四大板块：1.FPGA基础知识篇；2.FPGA 20个例程篇；3.STM32开发必备知识篇；4.STM32 10个项目篇，当然后期还会分出其他的博客板块，这篇博客仅作为后期STM32 10个项目篇的技术铺垫，来谈谈什么是串口DMA空闲中断，为什么我们的项目中要用到它，工作日的大晚上写博客，言简意赅不打算花费太多的篇幅，但想把该说的事情说明白。

       做STM32开发，串口可以说真的是无处不在，芯片与芯片之间的通信可以用TTL电平，多机通信可以用RS485工控总线，对外上位机需要RS232串口通信，那么作为一款经典的单片机系列STM32，应该怎么处理串口报文最有效快捷呢，无数的实践证明，大量的项目经验告诉我们答案永远是串口空闲中断。

      那么什么是串口空闲中断呢，大家都知道串口在空闲的时候默认是高电平，在发数据的时候有起始位，数据位，结束位等等，传统的串口处理数据的方式是一个个字节接收，这样做猛地一看好像没有啥问题，但却留下很多隐患，比如：1.固定的报头，一个个字节接收少接收一字节，导致报文接收异常；2.同时开两个115200波特率的串口，因为两个串口本身是独立的，一个个字节接收数据导致频繁进入中断，存在中断嵌套的风险；3.驱动底层代码会非常繁琐，把一个STM32硬生生玩成一个FPGA，判断报头报尾，CRC校验还需要C语言做成类似Verilog状态机的逻辑等等，笔者在这里不在赘述了，因为不是这篇博客的重点。

       串口空闲中断可以简单地理解成，当串口不发数据的时候产生中断，然后我们可以巧妙地把这些数据通过DMA搬运到指定变量地址上，这样当主机不发数据的时候，即可以得到整条报文的数据，和报文的长度，之后再对整条报文进行处理，包括CRC校验，逻辑层赋值，应用层控制等其他相关操作，这样就极大地减少了频繁进入中断的次数，也优化了底层逻辑，因为收到是一整条报文而不是一个个字节，如图1所示，笔者这里用到的STM32F103RCT6芯片，PCB上把STM32的PB6和PB7作为UART1，查阅芯片手册可以看到如图2所示，DMA1的通道4和通道5是UART1的对应的DMA通道，所以我们在编写完初始化USART1_Init后，还需要如图3所示打开两个通道的中断。

 图1 USART1的初始化函数

 图2 STM32F103系列的DMA通道示意图

              图3 DMA通道4和通道5中断开启

       如图4所示，定义了串口收发的数据报文，这里面flag在串口空闲中断里置位，表示接收到一包数据，在主函数里再进行数据解包处理操作，切记在STM32中断里不要做过多的判断和等待或者其他复杂操作，假设来了一个中断，CPU处理了10秒钟，那么大家都知道STM32也好，ARM LIUNX也好运行的原理，中断来了要压栈保护现场，屏蔽IRQ等其他中断，如果一个中断处理太长时间，那么对于用户来说体验会非常差，其他操作都不被CPU响应，仿佛是死机了一样，毫无实时性可言，如图5所示是串口空闲中断处理函数，这里需要说明几个地方：1.因为开始DMA接收的数据长度设定的是2048个字节，所以USART1_Type.RX_Count = 2048-Uart1Handle.hdmarx->Instance->CNDTR这句话，代表把整包报文的数据字节长度赋值给USART1_Type.RX_Count；2.需要在空闲中断里先关DMA，再使能DMA才能在下一次串口空闲中断产生的时候触发；3.可以在串口空闲中断处简单地判断报头，简化了逻辑层的设计。

图4 串口收发数据报文定义

 图5 串口空闲中断处理函数