目录
- 一、前言
- 二、DMA 通信核心原理简述
- 三、CubeMX 的 DMA 串口配置
- 四、FreeRTOS DMA 收发任务代码开发
- 五、总结
- 六、结尾
一、前言
前文我们已经完成了串口 RS485 通信的查询方式与中断方式开发，两种方式各有适配场景。本次笔记将在此基础上，讲解串口通信的第三种实现方案 ——DMA 方式。串口的收发数据始终依靠 TDR 发送寄存器、RDR 接收寄存器完成数据中转，无论数据量多少都需经这两个寄存器经手；而 DMA 相当于独立的「硬件搬运工」，可自主完成寄存器与内存之间的数据搬运，全程无需 CPU 参与，能最大化解放 CPU 资源，是串口大数量、高频次数据传输的最优方案，本次依旧基于 FreeRTOS 多任务完成功能开发，保持功能逻辑不变。
二、DMA 通信核心原理简述
DMA（直接存储器访问）的核心作用，是在外设寄存器与内存地址之间建立独立的数据传输通道，无需 CPU 的指令干预，自主完成数据的读写搬运。
对于串口通信而言：发送时，DMA 将内存中的数据搬运至串口 TDR 发送寄存器；接收时，DMA 将串口 RDR 接收寄存器的数据搬运至内存，整个传输过程 CPU 可完全脱离，仅在传输完成 / 异常时触发少量响应逻辑，大幅降低 CPU 的资源占用率。
三、CubeMX 的 DMA 串口配置
CubeMX 中有 DMA 功能的专属配置页面，本次开发沿用之前的串口 2 作为发送端、串口 4 作为接收端，为两路串口分别配置独立的 DMA 通道，其余串口、中断、FreeRTOS 相关配置均与上一篇中断版保持一致，具体 DMA 配置如下：
- 配置Channel0作为串口 2 的 DMA 通道，触发方式选择
UART2_TX，数据传输方向为内存到外设，源地址设置为每次递增 1 字节。
- 配置Channel1作为串口 4 的 DMA 通道，触发方式选择
UART4_RX，数据传输方向为外设到内存，目的地址设置为每次递增 1 字节。
四、FreeRTOS DMA 收发任务代码开发
DMA 方式的串口开发，在代码层面的逻辑与中断方式几乎完全一致，核心改动仅为将中断收发启动函数替换为 DMA 收发启动函数，依旧沿用此前编写的完成等待函数做传输状态判断与超时控制；当接收出现超时异常时，调用专用函数停止对应串口的 DMA 传输，规避异常占用，完整的任务代码如下：
// 串口2 DMA发送任务：周期发送自增字节数据staticvoidCH1_UART2_TxTaskFunction(void*pvParameters){uint8_tc=0;while(1){HAL_UART_Transmit_DMA(&huart2,&c,1);// 启动串口2 DMA发送1字节wait_uart2_tx_cplt(100);// 等待DMA发送完成，超时100msvTaskDelay(1000);// 延时1秒，固定周期发送c++;// 发送数据自增}};// 串口4 DMA接收任务：接收数据并实时显示至LCDstaticvoidCH2_UART4_RxTaskFunction(void*pvParameters){uint8_tc=0;intcnt=0;charbuf[100];HAL_StatusTypeDef err;while(1){err=HAL_UART_Receive_DMA(&huart4,&c,1);// 启动串口4 DMA接收1字节if(wait_uart4_rx_cplt(1000)==0)// 等待DMA接收完成，超时1000ms{// 接收成功，格式化数据并LCD显示sprintf(buf,"Recv Data : 0x%02x, Cnt : %d",c,cnt++);Draw_String(0,0,buf,0x0000ff00,0);}else{HAL_UART_DMAStop(&huart4);// 接收超时，停止串口4的DMA传输}}};由此能清晰看出，串口的 DMA 传输与中断传输，在业务代码的实现逻辑上本质一致，只是底层的硬件数据传输方式不同。
五、总结
- 串口通信有查询、中断、DMA 三种实现方式，核心数据中转均依赖 TDR/RDR 寄存器；
- DMA 为硬件独立搬运数据，无需 CPU 参与，相比中断更能解放 CPU 资源，传输效率更高；
- DMA 版代码逻辑与中断版高度复用，仅替换收发启动函数，开发适配成本低；
- DMA 传输需做好超时异常处理，通过停止 DMA 规避硬件资源异常占用；
- 三种方式各有优势：查询简单、中断省资源、DMA 效率最优，按需选型即可。
六、结尾
本次完成了串口 RS485 通信三种实现方式的闭环学习，从查询到中断再到 DMA，是逐步优化 CPU 资源利用、提升传输效率的过程，也是嵌入式开发的核心优化思路。三种串口通信方式的开发逻辑可通用至各类外设，是嵌入式必备的基础能力。感谢各位的阅读，持续关注本系列，后续将带来更多项目实战的干货复盘与技术优化！
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