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用stm32CubeMx和HAL库实现中断与DMA通信编程

作者：互联网

文章目录

一、中断

1.关于中断

1）什么是中断

中断是处理器和外部设备的数据传输方式，一方通过申请中断的方式与另一方进行数据传输，收发双方可以同时进行工作。中断可以解决快速的CPU与慢速的外部设备之间传送数据时速度匹配问题，使CPU可以分时为多个外部设备服务和实时处理各种随机突发事件，提高计算机的利用率和可靠性。

2）中断响应过程

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中断服务程序：在响应一个特定中断的时候，处理器会执行的一个函数。

3）中断优先级

STM32的单个外设通常具备若干个可以引起中断的中断源，这些中断源通过指定的中断通道向内核申请中断，由于中断通道有限，多个中断源可能会共享一个中断通道。

GPIO引脚中断通道分配
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STM32的中断优先级分为抢占优先级和子优先级，比较顺序为抢占优先级>>子优先级>>优先级编号（编号越小，优先级越高）。

STM32中断优先级分组
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HAL_库初始化函数将优先级设置为第4组，公16级抢占优先级，没有子优先级。0号为最高，15号为最低。

2.实例

HAL库外部中断处理流程
中断
服务程序的属性定义为"weak"，如果该函数没有在其他文件中定义，则使用该函数，否则则使用用户定义的函数。编程时相关参数设置和初始化工作在stm32CubeMx中完成，用户主要关注中断服务程序和外部中断回调函数的编写。

1) 中断方式读取按键控制LED灯

采用中断模式编程，当开关接高电平时，LED亮灯；接低电平时，LED灭灯。

新建项目，根据自己的情况选择芯片，进入编程。
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配置调试接口为Serial Wire。
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配置时钟源，选择Crystal/Ceramic Resonator。
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配置时钟树，配置HCLK频率为72HZ。
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分配引脚，将PA5设置为’‘GPIO_Output’’，作指示灯引脚。将PB15设置为"’'GPIO_EXTI15"外部中断功能，与外部中断线EXTI15连接作按键引脚。
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在出现的引脚表中单击需要配置的引脚，配置外设参数，如下图所示。
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使能对应的外部中断线EXTI LINE[15:10]。
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配置工程的相关信息参数，点击Generate Code，生成代码。
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下降沿将触发中断，跳到中断服务函数（无需用户自己编写），中断服务函数检测是否发生中断，确认后清除中断标志，调用用户编写的中断回调函数。
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在main.c外编写外部中断回调函数，如下图所示。
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void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	if( GPIO_Pin == B1_EXTI_Pin)//判断外部中断源，这里没使用按键就不考虑按键消抖问题
	{
		HAL_GPIO_TogglePin(LD_GPIO_Port, LD_Pin);//翻转指示灯的状态
	}
}

将生成的hex文件烧进芯片中，注意boot0跳线，否则连接会超时。由于没有开关，用杜邦线代替开关，从PB15引一根杜邦线，连接电路。GPIO引脚初始电平是低电平，当开关接高电平时，产生上升沿触发中断，LED灯状态被翻转，灯亮；接低电平时，灯灭。
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2)用中断的方式实现接发串口通信

上位机给STM32系统发’‘helloworld’’，上位机收到后原样发回给STM32系统。

配置串口外设，选择’‘UART1’’，设置成异步模式，无同步时钟，并设置串口通信的参数如下如所示。
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使能串口1的中断，勾选Enabled，中断优先级使用2处的默认值。
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用户宏定义及全局变量定义，RxFlag初始值为0，代表接收未完成。
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在main.c中编写程序，使能接收中断。主函数什么都不做，只是静静地等待USART接收中断的产生，并在中断服务函数把数据回传。
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HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t*)RxBuffer,LENTH);//使能接收中断

最后在main.c外编写外部中断回调函数，如下图所示。
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void HAL_UART_RxClptCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
	if(huart->Instance==USART1)//判断发生中断的串口
	{
		RxFlag=1;//置位，接收完成
		HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t*)RxBuffer,LENTH);//将字符原样发回
	}
}

将生成的hex文件烧录进芯片中后将boot0置0，打开串口调试助手，上位机给STM32系统法’‘helloworld’’，STM32系统将其原样发回，并循环这个过程。
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二、DMA编程

1.关于DMA

1）什么是DMA

DMA（直接存储器访问）用于外设和存储器之间进行高速数据传输，DMA传输过程的初始化和启动化由CPU完成，传输过程由DMA控制器来执行，无需CPU参与，从而节省CPU资源，提高利用率。

DMA框图
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DMA控制器独立于内核，有DMA1和DMA2两个,外设要通过DMA来传输数据，必须先给DMA控制器发送DMA请求。每个控制器有8个数据流，每个数据流可以映射到若干个通道上，每个通道对应着不同的外设请求。每一个DMA控制器用于管理一个或多个外设的存储器访问请求，但同时间只能接收一个请求，通过总线仲裁器来协调各个DMA请求的优先级，还具备16字节的FIFO功能，源数据先送入FIFO，达到FIFO的触发阈值后，再传送到目标地址。

数据流可以理解为传输数据的管道，根据传输源和传输目标的不同，可以完成外设到存储器、存储器到外设和存储器到存储器的数据传输。

2)DMA数据配置

普通模式
传输结束即要传输数据的数量达到零后将不再产生DMA操作。若开始新的DMA传输，需在关闭DMA通道的情况下，重新启动DMA传输。
循环模式
每轮传输结束后，要传输的数据数量将自动用设置好的初始值进行加载，并继续响应DMA请求。

2.实例DMA通信

STM32系统连续给上位机发送’‘hello windows!’’。

点击Add按钮，添加串口发送的数据流USART1_TX。
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双击USART1_TX，设置串口发送的DMA参数，如下图所示。
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使能串口1的中断，中断优先级使用默认值。
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在main.c中添加程序，如下图所示：
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 HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)Senbuff, sizeof(Senbuff));//DMA传输数据
 HAL_Delay(1000);

HAL_UART_Transmit_DMA（）是DMA方式的接口函数，功能是在DMA方式下发送一定量的数据，完成指定量数据的发送后，触发DMA中断。

将生成的hex文件烧录芯片，然后打开串口调试助手即可看到如下图所示结果：
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三、总结

中断和DMA都是处理器和外部设备的数据传输方式，中断是CPU在执行程序的过程中，CPU暂停执行当前的程序转去处理突发事件，处理完毕后CPU又返回刚刚被中断的位置并继续执行。DMA是一种无须CPU的参与就可以让外设与系统内存之间进行双向数据传输的硬件机制，使用DMA可以使系统CPU从实际的I/O数据传输过程中摆脱出来，从而大大提高系统的吞吐率。两者的优缺点不尽相同，我们应该根据特定的应用场合情况去选择使用。

四、参考资料

【STM32】HAL库 STM32CubeMX教程十一—DMA (串口DMA发送接收)
零死角玩转STM32F103——指南者（秉火）

标签：DMA,优先级,中断,stm32CubeMx,串口,HAL,外设
来源： https://blog.csdn.net/weixin_47921205/article/details/121161903