一、DMA功能简介

首先唠叨一下DMA的基本概念，DMA的出现大大减轻了CPU的工作量。在硬件系统中，主要由CPU(内核)、外设、内存(SRAM)、总线等结构组成，数据经常要在内存和外设之间，外设和外设之间转移。例如：CPU需要处理从外设采集回来的数据，CPU需要先将数据从ADC外设的寄存器读取到内存中(变量)去，然后进行运算处理，这是一般的解决方法。CPU的资源是非常宝贵的，我们可以设法把转移的工作交给其他部件来完成，CPU把更多的资源用于数据运算和中断响应上，如此DMA便登场了。DMA正是为CPU分担数据转移工作，因为DMA的存在，CPU才被解放出来，它可以在数据转移的同时进行数据运算，相应中断，大大提高了效率。

二、DMA的主要特性

三、DMA中断特性

四、DMA之串口通信

我们实现一个简单的功能，在DMA中处理串口通信，把数据转移的工作交给DMA，DMA把数据从内存(数组)到外设(串口)的转移，在main函数中不断进行闪灯操作，这样我们可以看到DMA在工作的时候CPU也在工作。非常有必要复习一下DMA的对应关系，我们知道stm32总共有2个DMA控制器(DMA1有7个通道，DMA2有5个通道)，每个通道专门用来管理来自一个或多个外设对存储器访问的请求，还有一个仲裁器来协调DMA请求的优先级(优先级分：很高、高、中等、低)，这可不是随便对应的。

1、LED初始化程序如下：

这个地方地方没什么要注意的，唯一要注意的就是输入输出模式，我们按需求这样配就好了。

2、串口初始化

3、DMA初始化

在这里我们要注意以下几点：

(1)DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = USART3_DR_Base;这里对应USART数据寄存器地址，这个地址我们是这样定义的：#define USART3_DR_Base 0x40004804，这个值是怎么算出来的呢？我们可以查看stm32存储器映射表：

USART3的起始地址是0x40004800,我们查看stm32串口数据寄存器偏移地址为0x04

因此我们可以计算到USART3数据寄存器地址为0x40004804

(2)我们数据传输方向内存(变量)到外设(串口)，所以DMA方向为内存到外设

(3)DMA传输模式有两种：DMA_Mode_Normal(普通模式)，DMA只传输一次；DMA_Mode_Circular(循环模式)，DMA循环传输，比如在AD采集时要配置成循环模式。

4、主函数

这个函数很简单，我们很容易就可以实现，达到效果，这里就不贴图片了。

五、串口通信DMA传输完成中断

我们知道DMA可以在传输过半，传输完成，传输错误时产生中断。我们实现的功能是，DMA工作在普通模式下即只传输一次，LED灯初始化是关闭的，DMA传输完成后产生一个中断，在中断中我们做点灯操作。这个程序调了一天才调了出来，并不是因为它很难，而是有一些要注意的地方没有注意到，从而到时耽误了好长时间才调出来。不过有错误就会有进步嘛。

我先贴出正确的代码，然后在讨论我犯的错误，由于和上一个程序好多都是一样的，这里我们只贴出不同的地方。

(1)DMA初始化程序：

注意我们在这里打开了DMA传输完成中断。

(2)NVIC初始化

(3)中断处理程序

我们在stm32f10x_it.c中编写我们的中断处理程序：

我们也可以这样写中断处理程序：

这两种写法都行，我们在库开发文档可以查看。都代表DMA的通道2传输完成中断。　　

(4)主函数

这样我们实验便可以看到，LED灯初始化是关闭的，当串口发送完40000字节的‘A’后，LED等亮。

(5)补充

原意是测试DMA发送完成中断指的是每次指定字节发送完成后便产生一个中断还是最终都传输完成触发一次中断，刚开始中断处理函数写的程序如下：

通过测试，我发现LED灯并没有像试想的那样每次发送完成后便触发一次中断，然后灯会间隔闪烁，而实际是第一次传输完成后灯点亮，之后就一直保持亮的状态。刚开始我还以为DMA只会触发第一次中断，后来仔细分析后才发现了问题。正确的代码应该如下。

在这里n是一个局部变量，如果不定义成静态变量，每次出中断时后n所占的内存(栈)便会释放，这样再次进入后n还是会初始化为0.与我们要达到的效果不符。因此，在这里我们把它指定为静态变量，那么内存就不会释放，它会保持上一次的的值，修改之后达到了效果，每次传输完成3000个字节后灯的状态就会改变一次。　　

在这里我们整理一下变量：

全局动态变量：作用范围为整个工程，不释放内存，会保持上一次的值。

全局静态变量：作用范围为当前文件，不释放内存，会保持上一次的值。

局部动态变量：作用范围为当前函数，每次函数执行结束释放内存，不会保持上一次的值。

局部静态变量：作用范围为当前函数，不释放内存，会保持上一次的值。

串口通信的基本认识

通信分为并行通信和串行通信，并行通信时的数据各个位同时传送，可以实现字节为单位通信，但通信线多占用资源，成本高。以前用到的的P1=0x55,一次给P1口的8个管脚分别赋值，同时进行信号输出，类似于8个车道可以过去8辆车，这样的形式是并行的，一般称P0,P1,P2,P3为51单片机的4组并行总线。

串行通信，就是一个车道，一个只能通过一辆车，如果一个0x55这样一个字节的数据要传输过去的话，假如低位在前，高位在后的话，那发送方式是：0-1-0-1-0-1-0-1，一位一位的进行传输，要发送8次才能发送完一个字节
STC89C52有两个引脚是专门用来做串口通信的，一个是P3.0(RXD)，一个是P3.1(TXD)，他们组成的通信接口就是串行接口，简称串口。用于两个单片机进行UART通信。两单片机通信接口连接方式：RXD——TXD，TXD——RXD。

单片机1的TXD发送通道接到单片机2的RXD接收通道，单片机的1的RXD接收通道接到单片机2的TXD发送通道，从而实现相互通信。

当单片机1想给单片机2发送数据，比如发送了0xCE，用二进制表示就是11001110，在串口通信过程中，是低位先发，高位后发的原则，那么就是让TXD首先拉低电平，持续一段时间，发送一位0，然后拉高电平，持续一段时间，发送一位1，继续拉高，在持续一段时间，发送一位1，一直把8位二进制数11001110全部发送完毕，这里涉及到一个问题，就是持续的一个时间段时间“到底是多少”。因而便引入通信中非常重要的一个概念波特率，也叫做比特率。

波特率

波特率就是发送二进制数据位的速率，习惯用baud表示，即我们发送一位二进制数据持续的时间=1/baud。在通信之前，单片机1和单片机2首先都要明确约定好他们之间的通信波特率，必须保持一致，收发双方才能正常通信。
约定好速度之后，我们还要考虑第二个问题，数据什么时候是起始，什么时候是结束?提前和延迟结束都会接收错误。在uart通信的时候，一个字节是8位，规定当没有通信信号发生时，通信线路保持高电平，当数据发送前，先发一位0表示起始位，然后发送8位数据位，数据位是先低再高，数位位发送完后才呢个后再发送一位1表示停止位，这样我们要发送的8位数据，实际上我们发送了10位，多出来两位其中一个是起始位，一个是停止位。而接受方一直保持的高电平，一旦检测到一位低电平，准备开始接受数据，接受8位数据后，然后检测停止位，再准备下一个数据接收。

串口数据发送示意图，实际上是一个时域示意图，就是信号随着时间变化的对应关系。比如在单片机的发送引脚上，左边的是先发生的，右边的是后发生的，数据位的切换时间就是波特率分之一秒，如果能够理解时域的概念，后边很多通信的时序图就很容易理解了。

RS232

在我们电脑上，一般都会有一个9针的串行接口，这个串行接口叫做RS232接口，它和UART通信有关联，但是由于现在笔记本电脑不带9针串口，所以和单片机通信越来越趋于使用USB虚拟串口。

九针串口分工头和母头

公头上5下4，上5从左到右为1.2.3.4.5;下4从左到右为6.7.8.9;
母头上5下4，上5从左到右为5.4.3.2.1;下4从左到右为9.8.7.6;

RS232接口一共有9个引脚，分别定义是：
1、载波检测DCD;
2、接收数据RXD;
3、发送数据TXD;
4、数据终端准备好DTR;
5、信号地线SG;
6、数据准备好DSR;
7、请求发送RTS;
8、清除发送CTS;
9、振铃提示RI。
我们要让这个串口和我们单片机进行通信，我们只需要关心其中的2脚RXD、3脚TXD和5脚GND即可。

虽然这三个引脚的名字和我们单片机上的串口名字一样，但是却不能直接和单片机对连通信，这是为什么呢?随着我们了解的内容越来越多，我们得慢慢知道，不是所有的电路都是5V代表高电平而0V代表低电平的。对于RS232标准来说，它是个反逻辑，也叫做负逻辑。为何叫负逻辑?它的TXD和RXD的电压，-3V～-15V电压代表是1，+3～+15V电压代表是0。低电平代表的是1，而高电平代表的是0，所以称之为负逻辑。因此电脑的9针RS232串口是不能和单片机直接连接的，需要用一个电平转换芯片MAX232来完成。

这个芯片就可以实现把标准RS232串口电平转换成我们单片机能够识别和承受的UART 0V/5V电平。从这里大家似乎慢慢有点明白了，其实RS232串口和UART串口，它们的协议类型是一样的，只是电平标准不同而已，而MAX232这个芯片起到的就是中间人的作用，它把UART电平转换成RS232电平，也把RS232电平转换成UART电平，从而实现标准RS232接口和单片机UART之间的通信连接。

USB转串口通信

随着技术的发展，工业上还有RS232串口通信的大量使用，但是商业技术的应用上，已经慢慢的使用USB转UART技术取代了RS232串口，绝大多数笔记本电脑已经没有串口这个东西了，那我们要实现单片机和电脑之间的通信该怎么办呢?

我们只需要在电路上添加一个USB转串口芯片，就可以成功实现USB通信协议和标准UART串行通信协议的转换，在我们的开发板上，我们使用的是CH340T这个芯片。

我们需要用跳线帽把中间和下边的针短接在一起。右侧的CH340T这个电路很简单，把电源、晶振接好后，6脚和7脚的DP和DM分别接USB口的2个数据引脚上去，3脚和4脚通过跳线接到了我们单片机的TXD和RXD上去。

CH340T的电路里3脚位置加了个4148的二极管，是一个小技巧。因为STC89C52这个单片机下载程序时需要冷启动，就是先点下载后上电，上电瞬间单片机会先检测需要不需要下载程序。虽然单片机的VCC是由开关来控制，但是由于CH340T的3脚是输出引脚，如果没有此二极管，开关后级单片机在断电的情况下，CH340T的3脚和单片机的P3.0(即RXD)引脚连在一起，有电流会通过这个引脚流入后级电路并且给后级的电容充电，造成后级有一定幅度的电压，这个电压值虽然只有两三伏左右，但是可能会影响到正常的冷启动。加了二极管后，一方面不影响通信，另外一个方面还可以消除这种不良影响。这个地方可以暂时作为了解，大家如果自己做这类电路，可以参考一下。

IO口模拟UART串口通信

UART串口波特率，常用的值是300、600、1200、2400、4800、9600、14400、19200、28800、38400、57600、115200等速率。IO口模拟UART串行通信程序是一个简单的演示程序，我们使用串口调试助手下发一个数据，数据加1后，再自动返回。

串口调试助手，这里我们直接使用STC-ISP软件自带的串口调试助手，先把串口调试助手的使用给大家说一下，如图11-6所示。第一步要选择串口助手菜单，第二步选择十六进制显示，第三步选择十六进制发送，第四步选择COM口，这个COM口要和自己电脑设备管理器里的那个COM口一致，波特率按我们程序设定好的选择，我们程序中让一个数据位持续时间是1/9600秒，那这个地方选择波特率就是选9600，校验位选N，数据位8，停止位1。

串口调试助手的实质就是利用电脑上的UART通信接口，发送数据给我们的单片机，也可以把我们的单片机发送的数据接收到这个调试助手界面上。

因为初次接触通信方面的技术，所以我把后面的IO模拟串口通信程序进行一下解释，大家可以边看我的解释边看程序，把底层原理先彻底弄懂。

变量定义部分就不用说了，直接看main主函数。首先是对通信的波特率的设定，在这里我们配置的波特率是9600，那么串口调试助手也得是9600。配置波特率的时候，我们用的是定时器T0的模式2。模式2中，不再是TH0代表高8位，TL0代表低8位了，而只有TL0在进行计数，当TL0溢出后，不仅仅会让TF0变1，而且还会将TH0中的内容重新自动装到TL0中。这样有一个好处，就是我们可以把想要的定时器初值提前存在TH0中，当TL0溢出后，TH0自动把初值就重新送入TL0了，全自动的，不需要程序中再给TL0重新赋值了，配置方式很简单，大家可以自己看下程序并且计算一下初值。

波特率设置好以后，打开中断，然后等待接收串口调试助手下发的数据。接收数据的时候，首先要进行低电平检测while (PIN_RXD)，若没有低电平则说明没有数据，一旦检测到低电平，就进入启动接收函数StartRXD()。接收函数最开始启动半个波特率周期，初学可能这里不是很明白。大家回头看一下我们的图11-2里边的串口数据示意图，如果在数据位电平变化的时候去读取，因为时序上的误差以及信号稳定性的问题很容易读错数据，所以我们希望在信号最稳定的时候去读数据。除了信号变化的那个沿的位置外，其它位置都很稳定，那么我们现在就约定在信号中间位置去读取电平状态，这样能够保证我们读的一定是正确的。

一旦读到了起始信号，我们就把当前状态设定成接收状态，并且打开定时器中断，第一次是半个周期进入中断后，对起始位进行二次判断一下，确认一下起始位是低电平，而不是一个干扰信号。以后每经过1/9600秒进入一次中断，并且把这个引脚的状态读到RxdBuf里边。等待接收完毕之后，我们再把这个RxdBuf加1，再通过TXD引脚发送出去，同样需要先发一位起始位，然后发8个数据位，再发结束位，发送完毕后，程序运行到while (PIN_RXD)，等待第二轮信号接收的开始。

串口通信基本应用

通信的三种基本类型

常见的通信传输方式可以分为单工通信、半双工通信、全双工通信。

单工通信就是只允许一个方向向另外一个方向传送信息，而另外一方不能回传消息。比如：电视遥控器、收音基等

半双工通信是指数据可以在双方之间相互传播，但是同一时刻只能呢个其中一方发给另一方，比如：对讲机

全双工通信是指发送数据同时也能接收数据，两者同步进行，就如同我们的电话一样，我们说的同时也可以听到对方的声音。

uart模块介绍

IO口模拟串口通信，让大家了解了串口通信的本质，但是我们的单片机程序却需要不停的检测扫描单片机IO口收到的数据，大量占用了单片机的运行时间。这时候就会有聪明人想了，其实我们并不是很关心通信的过程，我们只需要一个通信的结果，最终得到接收到的数据就行了。这样我们可以在单片机内部做一个硬件模块，让它自动接收数据，接收完了，通知我们一下就可以了，我们的51单片机内部就存在这样一个UART模块，要正确使用它，当然还得先把对应的特殊功能寄存器配置好。

51单片机的UART串口的结构由串行口控制寄存器SCON、发送和接收电路三部分构成，先来了解一下串口控制寄存器SCON。

SCON串行控制器的位分配(地址：0x98)

位：符号：复位值： 0：RI：0;1：TI：0;2:RB8:0;3:TB8:0;4:REN:0;5:SM2:0;6:SM1:0;7:SM0:0;
0位RI:接收中断标志位，当接收电路接收到停止位的中间位置时，RI由硬件置1，必须通过软件清零
1位TI：发送中断标志位，当发送电路发送到停止位的中间位置时，TI由硬件置1，必须通过软件清零。
2位RB8：模式2和3中接收到的第9位数据(很少用)，模式1用来接收停止位。
3位TB8：模式2和3中要发送的第9位数据(很少用)。
4位REN：使能串行接收。由软件置位使能接收，软件清零则禁止接收。
5位SM2：多机通信控制位(极少用)，模式1直接清零。
6位SM1和7位SM0：

这两位共同决定了串口通信的模式0～模式3共4种模式。我们最常用的就是模式1，也就是SM0=0，SM1=1，下边我们重点就讲模式1，其它模式从略。

对于串口的四种模式，模式1是最常用的，就是我们前边提到的1位起始位，8位数据位和1位停止位。下面我们就详细介绍模式1的工作细节和使用方法，至于其它3种模式与此也是大同小异，真正遇到需要使用的时候大家再去查阅相关资料就行了。

在我们使用IO口模拟串口通信的时候，串口的波特率是使用定时器T0的中断体现出来的。在硬件串口模块中，有一个专门的波特率发生器用来控制发送和接收数据的速度。对于STC89C52单片机来讲，这个波特率发生器只能由定时器T1或定时器T2产生，而不能由定时器T0产生，这和我们模拟的通信是完全不同的概念。

如果用定时器2，需要配置额外的寄存器，默认是使用定时器1的，我们本章内容主要就使用定时器T1作为波特率发生器来讲解，方式1下的波特率发生器必须使用定时器T1的模式2，也就是自动重装载模式，定时器的重载值计算公式为：
TH1 = TL1 = 256 - 晶振值/12 /2/16 /波特率
和波特率有关的还有一个寄存器，是一个电源管理寄存器PCON，他的最高位可以把波特率提高一倍，也就是如果写PCON |= 0x80以后，计算公式就成了：
TH1 = TL1 = 256 - 晶振值/12 /16 /波特率
公式中数字的含义这里解释一下，256是8位定时器的溢出值，也就是TL1的溢出值，晶振值在我们的开发板上就是11059200，12是说1个机器周期等于12个时钟周期，值得关注的是这个16，我们来重点说明。在IO口模拟串口通信接收数据的时候，采集的是这一位数据的中间位置，而实际上串口模块比我们模拟的要复杂和精确一些。他采取的方式是把一位信号采集16次，其中第7、8、9次取出来，这三次中其中两次如果是高电平，那么就认定这一位数据是1，如果两次是低电平，那么就认定这一位是0，这样一旦受到意外干扰读错一次数据，也依然可以保证最终数据的正确性。

串口通信的发送和接收电路在物理上有2个名字相同的SBUF寄存器，它们的地址也都是0x99，但是一个用来做发送缓冲，一个用来做接收缓冲。意思就是说，有2个房间，两个房间的门牌号是一样的，其中一个只出人不进人，另外一个只进人不出人，这样的话，我们就可以实现UART的全双工通信，相互之间不会产生干扰。但是在逻辑上呢，我们每次只操作SBUF，单片机会自动根据对它执行的是“读”还是“写”操作来选择是接收SBUF还是发送SBUF，后边通过程序，我们就会彻底了解这个问题。

##UART串口程序

一般情况下，我们编写串口通信程序的基本步骤如下所示：
1、配置串口为模式1。
2、配置定时器T1为模式2，即自动重装模式。
3、根据波特率计算TH1和TL1的初值，如果有需要可以使用PCON进行波特率加倍。
4、打开定时器控制寄存器TR1，让定时器跑起来。

这里还要特别注意一下，就是在使用T1做波特率发生器的时候，千万不要再使能T1的中断了。

我们先来看一下由IO口模拟串口通信直接改为使用硬件UART模块时的程序代码，看看程序是不是简单了很多，因为大部分的工作硬件模块都替我们做了。程序功能和IO口模拟的是完全一样的。

通信实例与ASCLL码

先抛开我们使用的汉字不谈，那么我们常用的字符就包含了0~9的数字、A~Z/a~z的字母、还有各种标点符号等。那么在单片机系统里面我们怎么来表示它们呢?ASCII码(American Standard Code for Information Interchange，即美国信息互换标准代码)可以完成这个使命：我们知道，在单片机中一个字节的数据可以有0～255共256个值，我们取其中的0～127共128个值赋予了它另外一层涵义

我们用字符格式发送一个小写的a，返回一个十六进制的0x61，数码管上显示的也是61，ASCII码表里字符a对应十进制是97，等于十六进制的0x61;我们再用字符格式发送一个数字1，返回一个十六进制的0x31，数码管上显示的也是31，ASCII表里字符1对应的十进制是49，等于十六进制的0x31。这下大家就该清楚了：所谓的十六进制发送和十六进制接收，都是按字节数据的真实值进行的;而字符格式发送和字符格式接收，是按ASCII码表中字符形式进行的，但它实际上最终传输的还是一个字节数据。这个表格，当然不需要大家去记住，理解它，用的时候过来查就行了。

RS485通信想必大家都知道，在学习RS232时，都会拿485(RS485下文就用485代替)和其作对比。485优缺点不说，网上有。

我用的是STM32库函数学的485通信，所以接下来就讲讲STM32串口实现485双机通信的原理：

485和232都是基于串口的通讯接口，在数据的收发操作上都是一致的。但是他两的通讯模式却大不相同~!232是全双工(例：A->B的同时B->A，瞬时同步)工作模式，而485是半双工(发时不能收，收时不能发)工作模式。在232通信中，主机在发送数据的同时可以收到从机发过来的数据;但在485通信中，收发要经过模式位的切换来进行，譬如，发送数据时，会把模式为置‘1’，表示为发送模式，此时不能接收;当接收数据时，会把模式位置‘0’，表示为接收模式，此时不能发送。

在讲STM32串口实现485双机通信的原理之前，先来复习一下串口中的中断知识点：

串口的中断类型有很多种。这里主要讲两种：接收到数据中断和发送数据完成中断。这两个中断跟两个标志位有密切关系：RXNE(读数据寄存器非空)和TC(发送完成)。譬如在接收到数据的时候(RXNE，读数据寄存器非空)，我们要产生中断。在发送数据结束的时候(TC，发送完成)要产生中断。这两种中断的产生方法都是在开启串口中断函数(USART_ITConfig();)中配置。并在获取中断状态函数(USART_ITStatus();)中判断是发送中断还是接受中断。

注意：1、有人问当产生接收中断时，没看到程序中清除中断标志啊，那不就一直中断下去了吗？这里官方规定有两种方法清除中断标志(书里面也有)：
(1)尽快读取USART_DR(数据寄存器)，通过读USART_DR可以将该位清零;
(2)可以直接向该位写‘0’，直接清零。

2、两块板子的串口波特率一定要相同，否则将得不到想要的数据。

STM32串口实现485双机通信的原理(库函数)：

1、在主函数中，扫描按键。一旦key0按下，首先将5个字节的数据存入rs485buf[]数组中，然后调用RS485_Send_Data(rs485buf,5);函数将5个字节的数据发送到串口。

2、进入RS485_Send_Data();函数中，先通过标志位将485设置为发送模式(RS485_TX_EN=1)，然后循环5次，将这5个字节数据，通过库函数：USART_Send_Data();发送到USART_DR寄存器(自动发送)，最后通过标志位将485设置为接收模式(RS485_TX_EN=0)。

4、进入RS485_Receive_Data();函数中，

如果一直没有按按键，则不会发送数据，也就不会产生接收中断，也就不会往我们定义的接收缓冲区(RS485_RX_BUF[64])里写数据。RS485_RX_CNT计数器的值也就是‘0’，对应在RS485_Receive_Data();函数中就不会进入里面的if语句(下图中红框)

如果按键按下了，就会发送数据，就会产生接收中断，就会往我们定义的接收缓冲区(RS485_RX_BUF[64])里写数据，RS485_RX_CNT计数器的值也就开始自增，对应在RS485_Receive_Data();函数中就会进入里面的if语句，从之前定义的接收缓冲区(RS485_RX_BUF[64])里面取数据。

5、最后就将取出来的数据(接收到的数据)显示出来。