单片机DMA在UART中的应用案例

嵌入式专栏 · 发表于 2024-9-3 11:45:00

转自 | 瑞萨嵌入式小百科

DMA：Direct Memory Access，直接内存访问。简单来说就是内存RAM直接和其他设备（外设）进行数据交互，而不需要CPU参与的一种控制器。

为了减少CPU长期被占用，提高运行效率，DMA就起着关键作用。目前市面上大部分处理器都带有DMA功能，因此，DMA是一种在嵌入式实时任务处理中常用的功能。

DMA它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依赖于 CPU 的大量中断负载。否则，CPU 需要从来源把每一片段的数据复制到缓存器，然后把它们再次写回到新的地方。在这个过程中，CPU不能做其他的工作。

DMA优点
DMA在系统中的角色好比一个公司的员工，CPU好比是公司的老板。老板想要寄送一个快递到北京，只需要一个口令安排员工即可，具体填写快递单号、物流、派送等一系列工作老板不用关心。最后快递被对方收到，通知一声老板即可。
回到UART发送数据，同样的道理，CPU只需要简单的操作（“安排任务”），就可把一串数据包丢给DMA直接发送，最后发送完成，收到一个发送完成中断，通知CPU发送完成即可。
说到这里相信大部分人都明白了，老板可以亲自开车或者坐飞机送快递，完成这件事情，但会耽搁老板很多时间。
同样，如果我们使用UART自己发送，CPU就会不停仲裁发送结果，占据CPU大量资源。
在RTOS中，特别是有大量任务需要处理的时候，UART使用DMA发送就会带来很大方便。使用裸机运行的相同，尤为突出。
单片机DMA在UART中的应用案例
今天结合RL78系列单片机给大家讲讲DMA在UART中的应用。

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打开DMA0的配置界面如下，首先要确定DMA0的传送方向，其次选择外设SFR寄存器，以及RAM的地址和指定DMA0传送的数据长度，第三要设置DMA0的触发源。DAM1的设置和DMA0是相同的，根据应用需求，进行相应的配置。

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UART的配置比较简单，在此不在累述，配置好后，点击“code generator”，生成对应的驱动代码，顺便说，自动生产的串口API函数是没有__far类型的，但是实际测试的时候，发送的数据可能是错误的，因为定义的数据buffer可能不在镜像区，这样会导致传送的地址是错误的，所以为避免类似的情况发生，建议在如下地方修改为__far类型。

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定义好接收数据的uart_buf[10], 并把数据buffer的地址给到DRA0，如下，DMA0被触发后，会把在SFR接收到的数据直接送给uart_buf[10]。

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通过DMA1发送数据时，也是一样，要发送数据的buffer的地址赋给DRA1，DMA1被触发后，会把RAM buffer的数据送给SFR进行发送。

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在主函数main里，初始化相关的函数，如下。

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连接好硬件，并把生成的.mot文件下载到MCU里，通过串口助手给MCU发送8个字符数据“12345678”，在应用程序里没有对接收的SFR数据进行处理的情况下，通过DMA0会把接收到SFR的8个数据送到指定的buffer 里，经检查结果，数据接收正确。

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