在嵌入式開發(fā)中，經(jīng)常會用到串口通訊。面對不同應(yīng)用場景，需要不同的方案。

今天我們來講一下高效，可靠，安全的方案，記得看到最后，會有收獲。

常見的有串口輪詢模式，串口中斷模式，串口DMA接收傳輸?shù)鹊龋?/p>

利用串口的空閑中斷配合DMA的環(huán)形緩沖區(qū)模式，可以高效接收不固定長度的消息報文

下圖中經(jīng)過黃色的高電平時間空閑之后，就會產(chǎn)生一個空閑事件，IDLE EVENT

因為DMA功能有HC和TC中斷；

• HC  （Harf Complete）DMA傳輸一半成功標(biāo)志；
• TC   (Total Complete)  DMA傳輸完成成功標(biāo)志；

舉個例子；

如下圖所示，這里分配了一個DMA緩沖區(qū)，大小是12字節(jié)，如果從地址1開始接收，會出現(xiàn)以下這兩種情況；

• DMA接收到第6個字節(jié)的時候，會觸發(fā)HC事件；
• DMA接收到第12個字節(jié)的時候，會觸發(fā)TC事件；

這個思路其實我之前也有實踐過，但是沒有很好地利用HC和TC事件。

所以無法處理這種情況，即DMA緩沖區(qū)處于環(huán)形模式（Circular）的時候，數(shù)據(jù)覆蓋的問題，最近看到了一個非常棒的開源項目，這里的思路非常不錯，下面會詳細(xì)介紹。

下面是DMA HC/DMA TC/Idle組合進(jìn)行串口接收的細(xì)節(jié)，如下圖所示；

再次簡單介紹一下縮略詞的含義；

• R 讀??；
• W 寫入；
• I 空閑信號；
• HT Half-Transfer complete DMA緩沖區(qū)半傳輸完成；
• TC Transfer-Complete DMA緩沖區(qū)全部接收完成；

這里簡單介紹一下情況E的解決方案，上面圖片最右邊小圖；

• 緩沖區(qū)大小20格，這里假設(shè)20字節(jié)，情況E需要接收30個字節(jié)，也就是說，10字節(jié)可能會被覆蓋；

• 經(jīng)過前面的四次接收后，串口繼續(xù)從字母R處接收數(shù)據(jù)至DMA緩沖區(qū)；

• 接收4字節(jié)時，會觸發(fā)TC事件，這時候可以將4字節(jié)數(shù)據(jù)處理；

  

• 因為是環(huán)形模式，所以回到第一個字節(jié)處，繼續(xù)接收10字節(jié)，觸發(fā)HT事件，這時候可以處理10字節(jié)數(shù)據(jù)；

  

• 第三步，繼續(xù)接收10字節(jié)，觸發(fā)TC事件，其中，已經(jīng)有4字節(jié)被覆蓋（下圖橙色所示），因為之前這部分?jǐn)?shù)據(jù)已經(jīng)處理了，所以，即使覆蓋也不影響；

  

• 第四步，上述已經(jīng)接收了24個字節(jié)，所以還有6個字節(jié)沒有接收，后面接收會產(chǎn)生空閑信號，并對之前的數(shù)據(jù)區(qū)域進(jìn)行覆蓋，如下圖示所示；

所以，不難發(fā)現(xiàn)，如果只使用空閑中斷，如果需要接收的數(shù)據(jù)長度大于緩沖區(qū)，就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)覆蓋的情況，而加上DMA的HT和TC中斷，就完美解決了這樣的問題；

當(dāng)然除了這些，還有很多優(yōu)秀的方案，這個項目提供大量的例子。

項目地址：https://github.com/MaJerle/stm32-usart-uart-dma-rx-tx

目前這個項目主要支持主流的STM32芯片平臺和一些開發(fā)板上的測試DEMO，具體如下所示；

相應(yīng)的例子程序如下所示，除了裸機(jī)程序，還有環(huán)形緩沖區(qū)接收，輪詢接收，DMA+空閑中斷基于RTOS的模式接收，挺豐富的，可以參考一下；

作者在 STM32F413-Nucleo 開發(fā)板進(jìn)行程序的測試，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化效果很不錯；

在115200的串口波特率下，每秒發(fā)送1581個字節(jié)，大約142ms;

• 不使用DMA，CPU負(fù)載14%；
• 使用DMA，CPU負(fù)載0%；