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[嵌入式]STM32中断与DMA通信编程

一、原理介绍

（一）中断系统

1.概念
CPU执行程序时，由于发生了某种随机的事件(外部或内部)，引起CPU暂时中断正在运行的程序，转去执行一段特殊的服务程序(中断服务子程序或中断处理程序)，以处理该事件，该事件处理完后又返回被中断的程序继续执行，这一过程称为中断。引发中断的称为中断源。比如：看电视时突然门铃响，那么门铃响就相当于中断源。有些中断还能够被其他高优先级的中断所中断，那么这种情况又叫做中断的嵌套。
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2.意义
中断能提高CPU的效率，同时能对突发事件做出实时处理。实现程序的并行化，实现嵌入式系统进程之间的切换。

3.中断执行过程
（1）中断请求
（2）中断响应
（3）保护断点和现场
（4）中断处理
（5）中断返回
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4.中断控制器（NVIC)
NVIC英文全称是Nested Vectored Interrupt Controller，中文意思
就是嵌套向量中断控制器，它属于M3内核的一个外设，控制着芯片的中断相关功能。由于ARM给NVIC预留了非常多的功能，但对于使用M3内核设计芯片的公司可能就不需要这么多功能，于是就需要在NVIC上裁剪。ST公司的STM32F103芯片内部中断数量就是NVIC裁剪后的结果。中断控制相关寄存器在固件库core_cm3.h文件NVIC结构体内。可打开任意库函数工程即可查看到。
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5. 中断优先级
在stm32中，一个中断的优先级由两部分决定，一个是抢占式优先级，还有一个是响应优先级。两个优先级组成了一个4位的控制字。高抢占式优先级的中断事件会打断当前的主程序或者中断程序运行，
俗称中断嵌套。在抢占式优先级相同的情况下，高响应优先级的中断优先被响应。
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（二）串口通信

1.DMA概念
DMA用来提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。无须CPU的干预，通过DMA数据可以快速地移动。这就节省了CPU的资源来做其他操作。
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2.DMA传输方式
DMA的作用就是实现数据的直接传输，而去掉了传统数据传输需要CPU寄存器参与的环节，主要涉及四种情况的数据传输（外设到内存、内存到外设、内存到内存、外设到外设），但本质上是一样的，都是从内存的某一区域传输到内存的另一区域（外设的数据寄存器本质上就是内存的一个存储单元）。
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3.DMA控制器
对于大容量的STM32芯片有2个DMA控制器两个DMA控制器，DMA1有7个通道，DMA2有5个通道。
每个通道都可以配置一些外设的地址。

二、STM32中断实现点灯

（一）创建项目

1.点击File->New Project···新建项目。

2.选择芯片，点?，然后Start Project。
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3.选择PA4设置为GPIO_Output输出模式。

4.选择PB9设置为GPIO_EXTI9中断模式。

5.配置RCC和SYS。

6.PA4和PB9配置。

7.时钟树设置。

8.开启中断。

10.项目命名，选择存放位置。

11.项目生成文件选择，点击GENERATE CODE。
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12.点击Open Project，直接从Keil打开项目。

（二）修改代码

在main.c文件中加入以下代码。

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_4);  //翻转电平
    /* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,
             the HAL_GPIO_EXTI_Callback could be implemented in the user file
     */
}

（三）烧录运行

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三、串口中断方式实现串口通信

（一）创建项目

步骤与前面大差不差。
不同的是，选择USART1为异步通信模式，配置串口。
在这里插入图片描述
完成所有设置从Keil打开。

（二）修改代码

在main.c中加入以下头文件。

uint8_t aRxBuffer;//接收缓冲中断
uint8_t Uart1_RxBuff[256];//接收缓冲
uint8_t Uart1_Rx_Cnt=0;//接收缓冲计数
uint8_t cAlmStr[]="数据溢出（大于256）";

重写函数。

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  if(Uart1_Rx_Cnt >= 255)  //溢出判断
	{
		Uart1_Rx_Cnt = 0;
		memset(Uart1_RxBuff,0x00,sizeof(Uart1_RxBuff));
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&cAlmStr, sizeof(cAlmStr),0xFFFF);	
	}
	else
	{
		Uart1_RxBuff[Uart1_Rx_Cnt++] = aRxBuffer;   //接收数据转存
	
		if((Uart1_RxBuff[Uart1_Rx_Cnt-1] == 0x0A)||(Uart1_RxBuff[Uart1_Rx_Cnt-2] == 0x0D)) //判断结束位
		{
			HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&Uart1_RxBuff, Uart1_Rx_Cnt,0xFFFF); //将收到的信息发送出去
			Uart1_Rx_Cnt = 0;
			memset(Uart1_RxBuff,0x00,sizeof(Uart1_RxBuff)); //清空数组
		}
	}
	
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1);   //再开启接收中断

}

主函数中添加一个接受中断的函数。

	//接收中断函数
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t*)&aRxBuffer,1);

（三）结果

烧录运行，在发送窗口输入AT（注意要Enter一下空行），点击发送数据，接收区就会接收到如下信息。
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四、STM32采用串口DMA方式向上位机连续发送数据

（一）创建项目

与前面步骤大差不差，不一样的地方是配置引脚
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（二）修改代码

在main.c文件的while循环里加入以下代码。

    uint8_t send_char[]="Hello Window!\r\n";//发送的字符串
    HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,(uint8_t *)send_char,0xf);//DMA发送
	HAL_Delay(500);//延时

（三）结果

在这里插入图片描述

五、总结

中断能提高CPU的效率，同时能对突发事件做出实时处理。实现程序的并行化，实现嵌入式系统进程之间的切换。同样的项目实验，使用中断的方式比之前所学习的方法要简单许多。在stm32中，一个中断的优先级由两部分决定，一个是抢占式优先级，还有一个是响应优先级。两个优先级组成了一个4位的控制字。高抢占式优先级的中断事件会打断当前的主程序或者中断程序运行，俗称中断嵌套。在抢占式优先级相同的情况下，高响应优先级的中断优先被响应。
DMA用来提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。无须CPU的干预，通过DMA数据可以快速地移动。这就节省了CPU的资源来做其他操作。