news 2026/5/1 13:55:14

STM32串口DMA通讯+源码+原理图+说明。 很多时候,单片机需要进行多机通讯,但是如果使用...

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张小明

前端开发工程师

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STM32串口DMA通讯+源码+原理图+说明。 很多时候,单片机需要进行多机通讯,但是如果使用...

STM32串口DMA通讯+源码+原理图+说明。 很多时候,单片机需要进行多机通讯,但是如果使用以往的串口通讯,势必会占用CPU时间,影响单片机的实时性,如果才用.DMA的方式就行数据通讯,就可以很好的保证了实时性。

搞嵌入式的人都知道,串口这玩意儿就像吃饭喝水一样基础。不过当系统里挂了好几个设备要互相通讯的时候,传统的轮询方式能把CPU累成狗。最近在搞STM32的温控项目,三个下位机实时传数据,传统中断方式直接把主频72MHz的F103搞出了卡顿,这时候就得上DMA大法了。

先甩个原理图镇楼(用Fritzing简单画个示意):

[UART1TX→485芯片→总线][UART1RX←总线][DMA1Channel4配置成串口发送][DMA1Channel5负责接收]

关键代码咱们直接上干货。先看DMA初始化部分,这里用HAL库实现:

// DMA发送配置 hdma_usart1_tx.Instance = DMA1_Channel4; hdma_usart1_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH; hdma_usart1_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; hdma_usart1_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; hdma_usart1_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE; hdma_usart1_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE; hdma_usart1_tx.Init.Mode = DMA_NORMAL; // 单次传输 HAL_DMA_Init(&hdma_usart1_tx); // 串口DMA接收配置 __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE); // 启用空闲中断 HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, rx_buffer, BUFFER_SIZE);

这段配置有几个骚操作:首先用内存地址自增实现连续发送,然后开启串口空闲中断来判定一帧数据接收完成。注意接收用的是循环模式,发送用单次模式——这可不是随便选的,发送完成需要重新装填数据,接收则需要持续监听。

数据搬运过程完全不用CPU插手,但总得知道什么时候传完吧?这时候得用传输完成中断:

void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { if(huart->Instance == USART1){ // 这里可以搞个信号量通知任务 tx_complete_flag = 1; } } // 接收完成用空闲中断触发 void USART1_IRQHandler(void) { if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1, UART_FLAG_IDLE)){ __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1); HAL_UART_DMAStop(&huart1); // 计算接收到的数据长度 received_len = BUFFER_SIZE - __HAL_DMA_GET_COUNTER(huart1.hdmarx); // 唤醒处理线程 osSemaphoreRelease(uart_sem); } HAL_UART_IRQHandler(&huart1); }

这里有个坑爹的地方:DMA传输计数器是递减的,所以实际接收数据长度=缓冲区总长度-当前计数值。之前在这翻过车,数据总是少收最后几个字节,调试半天才发现计数器的问题。

实际应用里还得注意内存对齐,比如下面这个发送函数:

void dma_send(uint8_t *data, uint16_t len) { while(!tx_complete_flag); // 等待上次发送完成 if(len > MAX_LEN) return; // 内存拷贝必须4字节对齐 memcpy(tx_buffer, data, len); SCB_CleanDCache_by_Addr((uint32_t*)tx_buffer, len); HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, tx_buffer, len); tx_complete_flag = 0; }

特别是用到D-Cache的时候,必须手动清理缓存,否则DMA搬运的可能是脏数据。这个坑在STM32H7系列上特别明显,F4系列偶尔也会中招。

实测效果:在115200波特率下连续传输1KB数据,传统中断方式CPU占用率高达35%,换成DMA后直接降到3%以下。要是上到460800波特率,中断方式直接卡成PPT,DMA还能稳如老狗。

最后甩个源码仓库地址(示例用,勿直接访问):

https://github.com/example/stm32uartdma_demo

搞这种多机通讯,记得在总线上加120Ω匹配电阻,不然数据错乱起来连逻辑分析仪都救不了你。下次有机会再唠唠怎么用DMA实现环形缓冲区+协议解析的骚操作。

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