GD32F303固件库开发（9）----USART通过DMA收发

概述

本章主要配置printf进行打印。 查阅手册可以得知，PA9、PA10为串口0的输出和输入口。需要GD样片的可以加群申请：615061293。

硬件准备

这里准备了1块开发板进行验证，分别是GD32303C_START开发板。

DMA

DMA 控制器提供了一种硬件的方式在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间传输数据，而无需 CPU 的介入，从而使 CPU 可以专注在处理其他系统功能上。DMA 控制器有 12 个通道（DMA0 有 7 个通道，DMA1 有 5 个通道）。每个通道都是专门用来处理一个或多个外设的存储器访问请求的。DMA 控制器内部实现了一个仲裁器，用来仲裁多个 DMA 请求的优先级。 DMA 控制器和 Cortex™-M4 内核共享系统总线。当 DMA 和 CPU 访问同样的地址空间时，DMA 访问可能会阻挡 CPU 访问系统总线几个总线周期。总线矩阵中实现了循环仲裁算法来分配 DMA 与 CPU 的访问权，它可以确保 CPU 得到至少一半的系统总线带宽。 主要特性:

1. 传输数据长度可编程配置，最大到 65536；
2. 12 个通道，并且每个通道都可配置（DMA0 有 7 个通道，DMA1 有 5 个通道）；
3. AHB 和 APB 外设，片上闪存和 SRAM 都可以作为访问的源端和目的端；
4. 每个通道连接固定的硬件 DMA 请求；
5. 支持软件优先级（低、中、高、极高）和硬件优先级（通道号越低，优先级越高）；
6. 存储器和外设的数据传输宽度可配置：字节，半字，字；
7. 存储器和外设的数据传输支持固定寻址和增量式寻址；
8. 支持循环传输模式；
9. 支持外设到存储器，存储器到外设，存储器到存储器的数据传输；
10. 每个通道有 3 种类型的事件标志和独立的中断；
11. 支持中断的使能和清除。

DMA0对应通道。

DMA1对应通道。

keil配置

microlib 进行了高度优化以使代码变得很小。 它的功能比缺省 C 库少，并且根本不具备某些 ISO C 特性。 某些库函数的运行速度也比较慢，如果要使用printf(),必须开启。

定义发送数据

#define ARRAYNUM(arr_nanme)      (uint32_t)(sizeof(arr_nanme) / sizeof(*(arr_nanme)))
uint8_t txbuffer1[] = "

USART DMA transmit example

";

使能串口

/* 使能GPI0A，用PA9、PA10为串口 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);

    /*使能串口0的时钟 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_USART0);

    /*配置USARTx_Tx(PA9)为复用推挽输出*/
    gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_9);

    /*配置USARTx_RxPA9)为浮空输入 */
    gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_IN_FLOATING, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_10);

    /* USART 配置 */
    usart_deinit(USART0);//重置串口0
    usart_baudrate_set(USART0, 115200U);//设置串口0的波特率为115200
    usart_word_length_set(USART0, USART_WL_8BIT);          // 帧数据字长
        usart_stop_bit_set(USART0, USART_STB_1BIT);               // 停止位1位
    usart_parity_config(USART0, USART_PM_NONE);           // 无奇偶校验位
    usart_receive_config(USART0, USART_RECEIVE_ENABLE);//使能接收器
    usart_transmit_config(USART0, USART_TRANSMIT_ENABLE);//使能发送器
    usart_enable(USART0);//使能USART

串口重定向

/* retarget the C library printf function to the USART */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    usart_data_transmit(USART0, (uint8_t)ch);
    while(RESET == usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_TBE));
    return ch;
}

串口重定向后就可以使用printf进行打印。

发送DMA初始化

在DMA初始化的时候，可以将需要发送的数据填充在memory_addr中，注意需要填上长度number。

/*DMA初始化*/
    dma_parameter_struct dma_init_struct;
    // 时钟开启
    rcu_periph_clock_enable(RCU_DMA0);
        dma_deinit(DMA0, DMA_CH3);//dma寄存器初始化
    dma_init_struct.direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPHERAL;//传输模式，存储到外设（发送）
    dma_init_struct.memory_addr = (uint32_t)txbuffer1;//dma内存地址
    dma_init_struct.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE; //内存地址增量模式
    dma_init_struct.memory_width = DMA_MEMORY_WIDTH_8BIT;//dma外设宽度8位
    dma_init_struct.number = ARRAYNUM(txbuffer1)-1; //长度
    dma_init_struct.periph_addr =(uint32_t)(&USART_DATA(USART0));//外设基地址( (uint32_t)USART_DATA(USART0) )
    dma_init_struct.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE;//外设地址增量禁用
    dma_init_struct.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_8BIT;
    dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_HIGH; //优先级高
    dma_init(DMA0, DMA_CH3 , &dma_init_struct);

    /* configure DMA mode */
    dma_circulation_disable(DMA0, DMA_CH3);//循环模式禁用
    dma_memory_to_memory_disable(DMA0, DMA_CH3);//通道3   USART0_TX

使能DMA发送

开启DMA0_3通道，这个通道位串口0的TX。

/* enable USART0 DMA channel transmission and reception */
    dma_channel_enable(DMA0, DMA_CH3);
    /* USART DMA enable for transmission and reception */
    usart_dma_transmit_config(USART0, USART_DENT_ENABLE);    //发送 

    /* wait until USART0 TX DMA0 channel transfer complete */
    while(RESET == dma_flag_get(DMA0, DMA_CH3, DMA_INTF_FTFIF)){
    }

dma_flag_get()函数说明

dma_flag_get()函数功能是获取DMAx通道y标志位状态。 主要的输入参数有4个。

在GD303固件库中，使用DMA_INTF_FTFIF和DMA_FLAG_FTF是一样的。

DMA发送测试代码

while(1)
{

    uint8_t txbuffer22[] = "123456";
    dma_channel_disable(DMA0, DMA_CH3);//使能DMA0_CH3
    dma_flag_clear(DMA0, DMA_CH3, DMA_FLAG_FTF);//清除DMA通道传输完成标志
    dma_memory_address_config(DMA0, DMA_CH3,  (uint32_t)txbuffer22);//配置存储器基地址
    dma_transfer_number_config(DMA0, DMA_CH3,  ARRAYNUM(txbuffer22)-1);
    dma_channel_enable(DMA0, DMA_CH3);
    /* wait until USART0 TX DMA0 channel transfer complete */
    while(RESET == dma_flag_get(DMA0, DMA_CH3, DMA_INTF_FTFIF)){
    }
    delay_1ms(1000);


}

DMA发送测试结果

DMA循环发送

修改代码。

dma_circulation_disable(DMA0, DMA_CH3);

修改为。

dma_circulation_enable(DMA0, DMA_CH3);

结果如下。

定义接收数组

/* DMA接收缓冲区 */
uint8_t dma_buffer[10];

/* 待处理数据个数：大于1为有数据待处理，0为没有数据待处理*/
uint32_t USART_RX_NUM = 0;

接收DMA初始化

在DMA初始化的时候，可以将需要接收的数据填充在memory_addr中，注意需要填上长度number。

/* USART0 DMA 接收配置*/
    dma_deinit(DMA0, DMA_CH4);
    dma_init_struct.direction = DMA_PERIPHERAL_TO_MEMORY;        /* 外设到内存 */
    dma_init_struct.memory_addr = (uint32_t)dma_buffer;            /* 设置内存接收基地址 */
    dma_init_struct.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE;    /* 内存地址递增 */
    dma_init_struct.memory_width = DMA_MEMORY_WIDTH_8BIT;        /* 8位内存数据 */
    dma_init_struct.number = sizeof(dma_buffer);
    dma_init_struct.periph_addr = ((uint32_t)0x40013804);        /* 外设基地址,USART数据寄存器地址 */
    dma_init_struct.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE;    /* 外设地址不递增 */
    dma_init_struct.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_8BIT;    /* 8位外设数据 */
    dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_ULTRA_HIGH;            /* 最高DMA通道优先级 */
    dma_init(DMA0, DMA_CH4, &dma_init_struct);                     /* 按照结构体的配置初始化DMA */  


    dma_circulation_disable(DMA0, DMA_CH4);            /* 关闭DMA循环模式 */
    dma_memory_to_memory_disable(DMA0, DMA_CH4);    /* DMA内存到内存模式不开启 */
        dma_channel_enable(DMA0, DMA_CH4);                /* 使能DMA传输 */

        usart_dma_receive_config(USART0, USART_DENR_ENABLE);    /* USART0 DMA接收模式开启 */

使能串口空闲中断

当接收完数据之后，会进入空闲中断。

nvic_irq_enable(USART0_IRQn, 0, 0);        /* USART中断设置，抢占优先级0，子优先级0 */
    usart_interrupt_enable(USART0, USART_INT_IDLE);            /* 使能USART0空闲中断 */

USART0_IRQHandler()函数

定义串口的中断服务函数，当DMA接收完毕会进入。

/* 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 */
        USART_RX_NUM = sizeof(dma_buffer) - dma_transfer_number_get(DMA0,DMA_CH4);
        printf("RECV %d date:%s
", USART_RX_NUM, dma_buffer);
        memset(&dma_buffer ,'',sizeof(dma_buffer));        
        /* 重新设置DMA传输 */
        dma_memory_address_config(DMA0,DMA_CH4,(uint32_t)dma_buffer);
        dma_transfer_number_config(DMA0,DMA_CH4,sizeof(dma_buffer));
        dma_channel_enable(DMA0, DMA_CH4);        /* 开启DMA传输 */
    }
}

DMA接收测试结果

由于不是循环接收，当接收长度超过数组的长度，就会照成数据混乱。 解决办法可以增加接受数组的长度或者设用循环接收，但是循环接收会覆盖之前接收到的数据。

DMA循环接收

修改代码。

dma_circulation_disable(DMA0, DMA_CH4);

修改为

dma_circulation_enable(DMA0, DMA_CH4);

结果如下。

审核编辑：汤梓红