STM32F103DMA实现USART2接收和发送

1. 适用场景

STM32F103系列微控制器广泛应用于工业控制、物联网设备、智能家居等领域。通过DMA（直接内存访问）技术实现USART2的接收和发送功能，能够显著提升系统性能，特别适用于以下场景：

• 高速数据通信：当需要处理大量串行数据时，DMA可以减轻CPU负担
• 实时性要求高的应用：如工业控制、传感器数据采集
• 低功耗应用：DMA传输期间CPU可以进入低功耗模式
• 多任务系统：释放CPU资源用于其他重要任务

2. 适配系统与环境配置要求

硬件要求

• STM32F103系列开发板（如STM32F103C8T6最小系统板）
• USART2接口对应的GPIO引脚（PA2-TX, PA3-RX）
• 外部晶振：8MHz（HSE）或使用内部RC振荡器
• 电源：3.3V供电

软件环境

• 开发工具：Keil MDK、IAR EWARM或STM32CubeIDE
• 固件库：标准外设库或HAL库
• 编译器：支持ARM Cortex-M3架构的编译器
• 调试工具：ST-Link、J-Link或USB转串口工具

配置要求

• 系统时钟：配置为72MHz（最大工作频率）
• DMA通道：DMA1 Channel6用于USART2_TX，DMA1 Channel5用于USART2_RX
• 中断优先级：合理配置DMA和USART中断优先级

3. 资源使用教程

初始化步骤

1. GPIO配置

// 配置PA2为USART2_TX，PA3为USART2_RX
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

2. USART2配置

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);
USART_Cmd(USART2, ENABLE);

3. DMA配置

// DMA发送配置
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
DMA_DeInit(DMA1_Channel6);
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART2->DR;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)TxBuffer;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = BufferSize;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
DMA_Init(DMA1_Channel6, &DMA_InitStructure);

// DMA接收配置类似，但方向为DMA_DIR_PeripheralSRC

4. 启用DMA传输

// 启用DMA发送
USART_DMACmd(USART2, USART_DMAReq_Tx, ENABLE);
DMA_Cmd(DMA1_Channel6, ENABLE);

// 启用DMA接收
USART_DMACmd(USART2, USART_DMAReq_Rx, ENABLE);
DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE);

4. 常见问题及解决办法

问题1：DMA传输不启动

现象：配置完成后DMA没有开始传输数据 解决方法：

• 检查DMA通道时钟是否使能
• 确认DMA和USART的时钟配置正确
• 验证DMA传输完成中断是否配置正确

问题2：数据传输错误

现象：接收到的数据与发送的数据不一致 解决方法：

• 检查波特率设置是否匹配
• 确认DMA缓冲区大小设置正确
• 验证内存地址对齐问题

问题3：DMA传输完成后无法再次启动

现象：第一次传输正常，后续传输失败 解决方法：

• 在DMA传输完成中断中重新设置传输数据量
• 清除DMA传输完成标志位
• 检查DMA通道是否被正确重置

问题4：系统稳定性问题

现象：长时间运行后出现数据丢失或系统崩溃 解决方法：

• 增加DMA传输完成检测机制
• 实现双缓冲区机制避免数据覆盖
• 合理配置中断优先级，避免中断冲突

优化建议

• 使用循环模式（Circular Mode）实现连续数据传输
• 结合IDLE中断实现不定长数据接收
• 实现DMA传输超时检测机制
• 使用内存屏障确保数据一致性

通过合理配置STM32F103的DMA功能，可以高效实现USART2的数据收发，大幅提升系统性能和响应速度。