stm32F4 串口DMA+环形缓冲区的实现

下面是串口DMA+环形缓冲区的实现,将读写接口抽象出来,实现不定长度的数据收发。
关于环形缓冲区参考:
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http://blog.csdn.net/jieffantfyan/article/details/53572103

/****************************************************************************** * Copyright (C) 2016, roger * All rights reserved. * * 文件名称: tty.h * 摘 要:控制台驱动 * * 当前版本: 3.0 * 作 者: roger * 完成日期: 2016-09-24 * * 取代版本: 2.0 * 原作者 : roger * 完成日期: 2015-07-08 ******************************************************************************/


#ifndef _TTY_H_
#define _TTY_H_

#define TTY_BAUDRATE 115200 /*波特率 ------------*/
#define TTY_TXBUF_SIZE 256 /*发送缓冲区长度 -----*/
#define TTY_RXBUF_SIZE 256 /*接收缓冲区长度 -----*/
#define TTY_DMA_TX_LEN 10 /*DMA 发送缓冲区 ----*/
#define TTY_DMA_RX_LEN 10 /*DMA 接收缓冲区 ----*/

#define TTY_USE_DMA 1 /*启用DMA -----------*/


/* Exported Structs ---------------------------------------------------------*/

typedef struct          
{
    void (*init)(void);                                     /*初始化 --------*/    
    unsigned int (*write)(void *buf, unsigned int len);     /*数据写 --------*/
    unsigned int (*read) (void *buf, unsigned int len);     /*读数据 --------*/
    void (*puts)(const char *str);                          /*输入一个字符串 */
    void (*clr)(void);                                      /*清除接收缓冲区 */
    unsigned int (*buflen)(void);                           /*接收缓冲区的长度*/
    void (*printf)(const char *format, ...);                /*格式化打印 ----*/
}tty_t;


/* Exported variables ------------------------------------------------------- */
extern const tty_t tty;


#endif 
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/******************************************************************************
 * Copyright (C) 2016, roger
 * All rights reserved.
 *
 * 文件名称: tty.c
 * 摘    要:打印串口驱动

 *             
 * 当前版本: 3.0
 * 作    者: roger
 * 完成日期: 2016-09-24
 *             
 * 取代版本: 2.0
 * 原作者  : roger
 * 完成日期: 2015-07-08
 ******************************************************************************/

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "tty.h"
#include "ringbuffer.h"
#include "stm32f4xx.h"
#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

static unsigned char rxbuf[TTY_TXBUF_SIZE];         /*接收缓冲区 ------------*/
static unsigned char txbuf[TTY_RXBUF_SIZE];         /*发送缓冲区 ------------*/
static ring_buf_t ringbuf_send, ringbuf_recv;       /*收发缓冲区管理 ---------*/

#if TTY_USE_DMA == 1
 static unsigned char dma_tx_buf[TTY_DMA_TX_LEN];/*DMA发送缓冲区 ---------*/
 static unsigned char dma_rx_buf[TTY_DMA_RX_LEN];/*DMA接收缓冲区 ---------*/ 
#endif

/*******************************************************************************
 * 函数名称:port_conf
 * 功能描述:打印串口配置(PD8->USART3_TX, PD9->USART3_RX)
 * 输入参数:none
 * 返 回 值:none
 * 作    者:roger.luo
 ******************************************************************************/
static void port_conf(void)
{
 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 /*console串口引脚配置 ----------------------------------------------------*/
 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD, ENABLE);
 GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_USART3);
 GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_USART3);
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 ;
 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
 GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
 GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; 
 GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure); 
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
 GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure); 
}

/*******************************************************************************
 * 函数名称:DMA_Conf
 * 功能描述: 串口DMA配置(DMA1_Channel4_Stream1->USART3_RX,
 *                       DMA1_Channel4_Stream3->USART3_TX)
 * 输入参数:none
 * 返 回 值:none
 * 作    者:roger.luo
 ******************************************************************************/
#if TTY_USE_DMA == 1
static void DMA_Conf(void)
{
 DMA_InitTypeDef DMA_Structure;
 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

 /* Enable DMA clock */
 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1, ENABLE); 
 DMA_DeInit(DMA1_Stream1);
 DMA_DeInit(DMA1_Stream3);
 while (DMA_GetCmdStatus(DMA1_Stream1) != DISABLE){}
 while (DMA_GetCmdStatus(DMA1_Stream3) != DISABLE){}
 /*配置串口3接收流 */
 DMA_Structure.DMA_Channel = DMA_Channel_4; /*DMA1通道4*/
 DMA_Structure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&USART3->DR);
 DMA_Structure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)dma_rx_buf;
 DMA_Structure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory; /*外设到内存*/
 DMA_Structure.DMA_BufferSize = sizeof(dma_rx_buf);
 DMA_Structure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
 DMA_Structure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
 DMA_Structure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
 DMA_Structure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
 DMA_Structure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; /*循环模式*/
 DMA_Structure.DMA_Priority = DMA_Priority_Low;
 DMA_Structure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable; 
 DMA_Structure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;
 DMA_Structure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
 DMA_Structure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;
 DMA_Init(DMA1_Stream1, &DMA_Structure); 

 /*配置串口3发送流 */
 DMA_Structure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&USART3->DR);
 DMA_Structure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)dma_tx_buf;
 DMA_Structure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral; /*内存到外设*/
 DMA_Structure.DMA_BufferSize = sizeof(dma_tx_buf);
 DMA_Structure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; /*正常模式 -*/
 DMA_Init(DMA1_Stream3, &DMA_Structure); 

 /* Enable DMA Stream Transfer Complete interrupt */
 DMA_ITConfig(DMA1_Stream1, DMA_IT_TC, ENABLE); 
 //DMA_ITConfig(DMA1_Stream3, DMA_IT_TC, ENABLE);
 /* DMA Stream enable */
 DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE); /*使能接收流*/

 /* Enable the DMA Stream IRQ Channel */
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Stream1_IRQn;
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DMA1_Stream3_IRQn;
 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 
}
#endif
/*******************************************************************************
 * 函数名称:uart_conf
 * 功能描述:TTY 串口配置
 * 输入参数:none
 * 返 回 值:none
 * 作    者:roger.luo
 ******************************************************************************/
static void uart_conf(void)
{
 USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
 USART_DeInit(USART3);
 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE);
 USART_InitStructure.USART_BaudRate = TTY_BAUDRATE; 
 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
 USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
 USART_Init(USART3, &USART_InitStructure);

 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); 

#if TTY_USE_DMA == 1 
 USART_DMACmd(USART3,USART_DMAReq_Rx,ENABLE); /*开启DMA请求 --------*/
 USART_DMACmd(USART3,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); 
 USART_ITConfig(USART3, USART_IT_IDLE, ENABLE); /*打开空闲中断处理DMA接收 -------*/ 
 USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TC, ENABLE); /*打开空闲中断处理DMA发送 -------*/

#else
 USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TXE, ENABLE); /*打开收发中断 -------*/
 USART_ITConfig(USART3, USART_IT_RXNE, ENABLE);
#endif 
 USART_ITConfig(USART3, USART_IT_ERR, ENABLE); 
 USART_Cmd(USART3, ENABLE); 
 ring_buf_create(&ringbuf_send, txbuf, sizeof(txbuf));/*初始化环形缓冲区 --*/
 ring_buf_create(&ringbuf_recv, rxbuf, sizeof(rxbuf)); 
}

/*******************************************************************************
 * 函数名称:init
 * 功能描述:打印驱动初始化
 * 输入参数:none
 * 返 回 值:none
 * 作    者:roger.luo
 ******************************************************************************/
static void init(void)
{
 port_conf();
 uart_conf();
#if TTY_USE_DMA == 1 
 DMA_Conf(); 
#endif 
}




/*******************************************************************************
 * 函数名称:send
 * 功能描述:向串口发送缓冲区内写入数据
 * 输入参数:buf       -  缓冲区
 *           len       -  缓冲区长度
 * 返 回 值:实际写入长度(如果此时缓冲区满,则返回len)
 * 作    者:roger.luo
 ******************************************************************************/
static unsigned int send(void *buf, unsigned int len)
{

#if TTY_USE_DMA == 1 
 unsigned int ret;
 ret = ring_buf_put(&ringbuf_send, buf, len); 
 USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TC, ENABLE); 
 return ret;
#else
 unsigned int ret;
 ret = ring_buf_put(&ringbuf_send, (unsigned char *)buf, len); 
 USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TXE, ENABLE); 
 return ret; 
#endif 
}

/*******************************************************************************
 * 函数名称:recv
 * 功能描述:读取tty接收缓冲区的数据
 * 输入参数:buf       -  缓冲区
 *           len       -  缓冲区长度
 * 返 回 值:(实际读取长度)如果接收缓冲区的有效数据大于len则返回len否则返回缓冲
 *            区有效数据的长度
 * 作    者:roger.luo
 ******************************************************************************/
unsigned int recv(void *buf, unsigned int len)
{
 return ring_buf_get(&ringbuf_recv, (unsigned char *)buf, len);
}

#if TTY_USE_DMA == 1
/*******************************************************************************
 * 函数名称:DMA1_Stream1_IRQHandler
 * 功能描述:TTY串口DMA接收完成中断
 * 输入参数:none
 * 返 回 值:none
 ******************************************************************************/
void DMA1_Stream1_IRQHandler(void)
{
 if (DMA_GetITStatus(DMA1_Stream1, DMA_IT_TCIF1) != RESET) 
 { 
 ring_buf_put(&ringbuf_recv, dma_rx_buf, sizeof(dma_rx_buf));
 DMA_ClearITPendingBit(DMA1_Stream1, DMA_IT_TCIF1);
 } 
}
/*******************************************************************************
 * 函数名称:DMA1_Stream3_IRQHandler
 * 功能描述:TTY串口DMA发送完成中断
 * 输入参数:none
 * 返 回 值:none
 ******************************************************************************/
/*void DMA1_Stream3_IRQHandler(void)
{
 unsigned int len;
 if (DMA_GetITStatus(DMA1_Stream3, DMA_IT_TCIF3) != RESET)
 {
 DMA_ClearITPendingBit(DMA1_Stream3, DMA_IT_TCIF3); 
 if ((len = ring_buf_get(&ringbuf_send, dma_tx_buf, sizeof(dma_tx_buf))))
 { 
 DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream3, len); 
 DMA_Cmd(DMA1_Stream3, ENABLE);
 USART_DMACmd(USART3,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);
 }
 else sending = 0;
 } 

}*/
#endif

/*******************************************************************************
 * 函数名称:USART3_IRQHandler
 * 功能描述:串口1收发中断
 * 输入参数:none
 * 返 回 值:none
 ******************************************************************************/
void USART3_IRQHandler(void)
{    
#if TTY_USE_DMA == 1 
 uint16_t len, retry = 0;
 if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_IDLE) != RESET || 
 USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_FE) != RESET) 
 {
 /*获取DMA缓冲区内的有效数据长度 --------------------------------------*/
 len = sizeof(dma_rx_buf) - DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Stream1); 
 DMA_Cmd(DMA1_Stream1, DISABLE); 
 ring_buf_put(&ringbuf_recv,dma_rx_buf, len); /*将数据放入接收缓冲区*/ 
 while (DMA_GetCmdStatus(DMA1_Stream1) != DISABLE && retry++ < 100){} 
 /*复位DMA当前计数器值 ------------------------------------------------*/
 DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream1, sizeof(dma_rx_buf));
 DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE); 
 DMA_ClearFlag(DMA1_Stream1, DMA_FLAG_TCIF1); /*清除传输完成标志,否则会进入传输完成中断*/
 len = USART3->DR; /*清除中断标志 -------*/
 }
 if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_TC) != RESET)
 { 
 if ((len = ring_buf_get(&ringbuf_send, dma_tx_buf, sizeof(dma_tx_buf))))
 { 
 DMA_Cmd(DMA1_Stream3, DISABLE);
 DMA_ClearFlag(DMA1_Stream3, DMA_FLAG_TCIF3);
 DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream3, len); 
 DMA_Cmd(DMA1_Stream3, ENABLE);
 }
 else 
 {
 USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TC, DISABLE); 
 }
 }
#else
 unsigned char data;
 if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET) 
 {
 data = USART_ReceiveData(USART3);
 ring_buf_put(&ringbuf_recv,&data, 1); /*将数据放入接收缓冲区*/ 
 }
 if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_TXE) != RESET) 
 {
 if (ring_buf_get(&ringbuf_send, &data, 1)) /*从缓冲区中取出数据---*/
 {
 USART_SendData(USART3, data); 
 }
 else
 USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TXE, DISABLE); 
 }
 if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_FE) != RESET)
 {
 data = USART_ReceiveData(USART3);

 } 
#endif
}


/*******************************************************************************
 * 函数名称:putstr
 * 功能描述:输出一个字符串
 * 输入参数:none
 * 返 回 值:none
 ******************************************************************************/
static void putstr(const char *str)
{
 send((void *)str, strlen(str));
}

/*******************************************************************************
 * 函数名称:clear
 * 功能描述:清除接收缓冲区的数据
 * 输入参数:none
 * 返 回 值:none
 ******************************************************************************/
static void clear(void)
{
 ring_buf_clr(&ringbuf_recv);
}

/*******************************************************************************
 * 函数名称:buflen
 * 功能描述:清除接收缓冲区的数据
 * 输入参数:none
 * 返 回 值:none
 ******************************************************************************/
static unsigned int buflen(void)
{
 return ring_buf_len(&ringbuf_recv);
}

/*******************************************************************************
 * 函数名称:print
 * 功能描述:格式化打印输出
 * 输入参数:none
 * 返 回 值:none
 ******************************************************************************/
static void print(const char *format, ...)
{
 va_list args;
 char buf[256];
 va_start (args, format);
 vsprintf (buf, format, args); 
 va_end (args); 
 putstr(buf);

}


/*外部接口定义 --------------------------------------------------------------*/
extern const tty_t tty = 
{
 init,
 send,
 recv,
 putstr,
 clear,
 buflen,
 print
};
  • 1.加上环形缓冲区可以方便将数据收发与数据处理从中断中分离开来,中断里面收到的数据都放到缓冲区里,主循环负责将数据从缓冲区内取出来并解析,这种做法更利于程序模块化、提高代码通用性。 2.数据帧一般都不会是定长的,但必须有标识帧首帧尾的字段,否则无法将帧解析出来,解析最常用的办法就是用状态机。 3.只要读了环形缓冲区的内容就相当于移除了,只要处理的及时,环形缓冲区的空间可以小于实际帧长度的。
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