基于CubeMx的STM32开启DMA空闲中断进行串口不定长收发

在main.c// 接收数据缓冲区，大小按需求自定义即可优势：CPU占用率低（DMA搬运数据），实时性强（中断响应帧结束）。应用场景：适用于物联网设备、工业控制等需处理可变长度数据的系统。扩展建议：添加帧头/帧尾校验提升鲁棒性，或结合RTOS实现多任务处理。

侯冀

472人浏览 · 2025-10-11 12:43:16

侯冀 · 2025-10-11 12:43:16 发布

基于CubeMX的STM32开启DMA空闲中断进行串口不定长收发

在嵌入式系统中，串口通信常用于设备间数据传输。传统固定长度收发效率低，而不定长数据收发能灵活处理可变长度帧（如传感器数据或命令）。通过DMA（直接内存访问） 和空闲中断（IDLE Interrupt） 结合，STM32可高效实现此功能：DMA自动搬运数据到内存，减少CPU负担；空闲中断在串口线空闲时触发，标志一帧数据接收完成。本文基于CubeMX配置和HAL库，逐步讲解实现方法。

1. 准备工作

硬件：STM32开发板（主包用的是STM32F103C8T6）、USB转串口模块、PC。
软件：STM32CubeMX、Keil MDK或STM32CubeIDE。
基础知识：熟悉USART通信、DMA原理和中断机制。

2. CubeMX配置步骤

CubeMX自动生成初始化代码，确保配置正确：

创建新工程：
- 打开CubeMX，选择目标MCU。
- 设置时钟源（HSE 8MHz），配置时钟树至系统频率72MHz（F1系列）。
配置串口（USART）：
- 启用USART（如USART1），模式为Asynchronous。
- 参数设置：波特率115200、数据位8、停止位1、无校验。
- 引脚分配：PA9（TX）、PA10（RX），自动路由。
启用DMA传输：
- 在USART DMA Settings中，添加DMA通道：
  - Direction: Peripheral To Memory（接收方向）。
  - Mode: Circular（循环模式，持续接收）。
  - Increment Address: Memory（内存地址自增）。
  - Data Width: Byte（字节宽度）。
启用空闲中断：
- 在NVIC Settings中：
  - 勾选USART全局中断（USART1 global interrupt）。
  - 启用USART IDLE Interrupt（空闲中断）。
- 设置中断优先级（如Preemption priority 0）。
生成代码：
- Project Manager中设置IDE（如MDK-ARM），生成代码。
- 点击GENERATE CODE，导出Keil工程。

3. 代码实现

在生成的Keil工程中添加以下代码。关键点：

DMA接收初始化：启动DMA接收不定长数据。
空闲中断处理：在中断回调中处理完整帧。
数据帧提取：通过计算接收长度获取有效数据。

3.1 全局变量定义

在main.c开头添加变量：

uint8_t buf_ctl[256];    // 接收数据缓冲区，大小按需求自定义即可

3.2 初始化DMA接收

在main()函数中，启动DMA接收：

// main函数内
	__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_IDLE);	//开启串口空闲中断
	HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,buf_ctl,256);	//接收DMA使能

3.3 空闲中断处理

在stm32f4xx_it.c中，修改USART中断处理函数：

// USART1全局中断处理
void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
	if (__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1, UART_FLAG_IDLE))	   						  // 获得串口空闲中断标志
	{                              	
		__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1);															// 清除空闲中断标志												 
		HAL_UART_DMAStop(&huart1);	        														// 停止DMA传输，防止数据覆盖
 
		len = 256 - (uint8_t)__HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx);     // 计算实际接收的数据长度
		buf_ctl[len]='\n';                              									// 在接收数据的末尾添加字符串结束符（适用于ASCII数据）
		HAL_UART_Transmit(&huart1,buf_ctl,len+1,500);   

		memset(buf_ctl,0,sizeof(buf_ctl));              								// 清空接收缓冲区
		HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, buf_ctl, 256);       								// 重新开启DMA，准备接收下一帧数据。
								     
	}
  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */

  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

4. 测试与验证

硬件连接：
- PC串口助手（如PuTTY）通过USB转串口连接STM32的USART1。
- 开发板供电。
测试步骤：
- 编译下载代码到STM32。
- PC发送不定长数据（如"Hello"、“STM32 DMA”）。
- 观察回传数据：应与发送数据一致，证明收发成功。
常见问题：
- 数据丢失：确保DMA缓冲区足够大（如256字节）。
- 中断不触发：检查CubeMX中空闲中断是否启用，并清除标志位。
- 性能优化：减少主循环延时，使用DMA发送进一步提高效率。