【STM32】串口的阻塞、中断、DMA收发
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阻塞
串口阻塞发送
串口阻塞接收
中断
串口中断发送
串口中断接收
DMA
串口DMA发送
串口DMA接收
本文基于STM32F103CBT6单片机，分别使用串口的阻塞收发函数、中断收发函数、DMA收发函数进行测试
阻塞
串口阻塞发送
定义字符数组p
char p[10] = "hello\r\n";调试观察其地址为0x20000004
在单片机内存中如下图
主循环中进行发送
while (1){HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin);HAL_UART_Transmit(&huart1, p, 15, 100);HAL_Delay(500);/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}发15个字节，起始地址是字符数组第1个元素的地址，亦即0x20000004
打印出来的内容就是0x2000004++15这个范围的内容
当发送量巨大而超时时间又比较短时，就会超时
这种阻塞式发送，MCU会一直处理串口的发送，后续的代码只能等待发送完毕才能执行
串口的波特率是115200，5ms大概发送五十多个字节
当发送超时后，将停止串口发送，并直接执行下一条语句
串口阻塞接收
定义一个存放接收内容的数组
char rx[10];主循环内使用接收函数，超时时间为500ms
while (1){HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin);HAL_UART_Receive(&huart1, rx, 10, 500);HAL_Delay(500);/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}观察发现LED灯的闪烁频率由1hz变成0.5hz了，这是因为现在没有给串口发送任何东西，以至于串口一直超时，直到超时时间到达设定的500ms才会继续往下运行。
如果超时时间设置特别小，而需要接收的数据量又比较大的话，就永远也不会接收满了，就一直接收超时，跳转下一条语句
上位机不停地发送数据，但接收函数的超时时间仅设置1ms，就不能接收满预设的100字节，会一直超时，最多大概收到23个字节
如果超时时间较长，只要串口没收满设定的10字节数组，就会一直等待，后续代码无法执行
如果在等待期间有接收满10字节，就会立刻运行下面的代码，并将收到的内容存放至rx数组
中断
串口中断发送
勾选串口全局中断，生成代码
在主循环前面发送1024个字节的数据
uartStatus = HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, p, 1024);/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){HAL_Delay(500);HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin);/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}并在翻转电平和中断函数内打断点，程序会先进入中断服务函数，因为发送1024字节的时间小于500ms
如果把串口发送放入主循环，且delay时间设置50ms会造成串口busy
主循环每执行一次串口发送，except++
每成功发送完毕一次，sendok++
调试发现基本有一半的时间里是处于串口发送繁忙状态而没有发出
因为发送1024字节大概需要100ms，差不多两次循环才能让串口处于发送空闲状态
中断的好处是发送过程中MCU不会一直等待直到发送完毕，可以继续执行下面的语句
只要注意不要在还没有发送完毕就继续开始新的发送
串口中断接收
在主循环前调用串口中断接收
当串口助手发送超过10字节的数据时，进入串口接收中断，切换LED亮灭，并将设定的10字节内容存放至rx数组
继续发送，将不再进入接收中断
在主循环内反复调用串口中断接收函数
串口助手不发送任何内容，串口将处于接收繁忙状态
串口助手每50ms发送一次超过10字节的数据，串口接收状态将一直处于OK
由于调用接收中断和上位机下发内容的周期都是接近50ms，那么在调用语句后不超过50ms的时间内（下一次调用语句前），上位机就能及时地发送超过10字节的内容，触发接收中断
如果串口助手发送间隔小于50ms，会触发overrun错误
串口框架图表明引脚检测到电平信号后进行转换，给移位寄存器，再给RDR寄存器
结合overrun故障的描述就是当RDR寄存器不是空的时候，移位寄存器试图给RDR寄存器transfer数据——还没来得及拿走旧的数据，新的数据又来了
当出现这个故障时，RDR寄存器的值不会丢失，只更新移位寄存器的内容
在调用接收中断函数前将overrun标志位清除，这样即便串口助手发送频率高于接收函数调用频率，也可以接收到新发的数据
DMA
串口DMA发送
增加发送DMA
在主循环内每隔50ms进行一次DMA发送
第一次发送成功，串口助手显示接收到1024字节
由于发送1024字节所需时间大于50ms，在第二次进入循环时就会发生busy
预期发送次数大约是实际发送完毕次数的一半，因为发送1024字节的数据，大概要100ms，每2次才能成功发送一次
DMA的好处是发送过程中MCU不会一直等待直到发送完毕，可以继续执行下面的语句
只要注意不要在还没有发送完毕就继续开始新的发送
串口DMA接收
增加接收DMA
串口助手每10ms发送一次数据，偶尔会有busy出现，但不会像中断接收那样overrun
参考DMA的接收机制，当出现RXNE后，数据就被搬运走了，这个过程很快
串口的DMA和串口中断有点相似，但DMA更适合处理高速，大量的数据，DMA 硬件会在同一个总线时钟周期自动把 RDR 里的数据搬到内存缓冲区。读走后，RDR 立即空闲，RXNE 被自动清零。只要 DMA 通道使能且缓冲区未满，RDR 几乎“瞬时”被取走。过程无需 CPU 参与，搬运速度远快于中断响应。
中断则靠 CPU 在中断中数据搬运，慢了就丢。