概述

本文将详细介绍如何通过 UART DMA 实现串口数据的收发。重点介绍 DMA 轮询模式，该模式无需中断参与，完全通过软件轮询方式管理 DMA 传输过程。该方式利用 DMA 的硬件数据搬运能力，结合轮询机制检测传输状态，最终实现高效、可靠的串口数据通信。

DMA 轮询模式简介

UART DMA 轮询模式 是一种不依赖中断的传输方式，其核心特点如下：

• 无需注册接收回调函数：通过 rt_device_set_rx_indicate(_serial, RT_NULL) 禁用中断回调，完全依靠软件查询传输状态
• 发送无阻塞：发送函数可以直接返回，无需等待数据发送完成，提高程序执行效率
• 独立轮询线程：需要一个单独的线程负责轮询 DMA 状态，且该线程优先级应高于数据处理线程
• 状态可控：通过特殊控制命令实时查询发送/接收缓冲区状态及 DMA 传输进度

硬件连接

创建工程点击展开

1. 依次点击 “文件” -> “新建” -> "RT-Thread RuiChing App 项目"。

   

2. 在弹出新建向导中选择 开发版 、BSP: 、示例 、 调试器/下载器。选择好之后点击 “完成”。

   

3. 点击 “完成” 后，等待工程创建完成。

   

4. 创建完成。

   

构建工程点击展开

1. 单击工程使工程进入 Active-Debug 模式。

   

2. 点击工具栏上的构建按钮进行工程编译。

   

3. 构建成功后，会显示构建成功的信息。

   

固件下载点击展开

1. 固化设备树

   

2. 固化 APP

   

模式选择

• 注册接收回调函数 -> DMA 中断模式
• 不注册接收回调函数 -> DMA 轮询模式

rt_device_set_rx_indicate(_serial, rx_call); // DMA 中断模式
rt_device_set_rx_indicate(_serial, RT_NULL); // DMA 轮询模式

UART DMA 轮询模式相关控制参数说明

• #define RT_UART_CTRL_GET_TX_STATUS ： 获取串口发送状态
• #define RT_UART_CTRL_GET_RX_STATUS ： 获取串口接收状态
• #define RT_UART_CTRL_GET_TX_DMA_STATUS ： 获取串口发送 DMA 状态
• #define RT_UART_CTRL_GET_RX_DMA_STATUS ： 获取串口接收 DMA 状态
• #define RT_UART_CTRL_START_RX_DMA ： 启动串口接收 DMA
• #define RT_UART_CTRL_TX_DMA_DONE ： DMA 发送完成
• #define RT_UART_CTRL_RX_DMA_DONE ： DMA 接收完成

UART DMA 示例轮询模式相关代码说明

• rt_device_control(_serial, RT_UART_CTRL_GET_TX_STATUS, &status)：获取串口发送状态

  • status 为 0 ：发送缓冲区还有数据，不可以发送数据
  • status 为 1 ：发送缓冲区为空，可以发送数据

• rt_device_control(_serial, RT_UART_CTRL_GET_RX_STATUS, &status)：获取串口接收状态

  • status 为 0 ：接收缓冲区为空，没有数据接收
  • status 为 1 ：接收缓冲区有数据，可以接收数据

• rt_device_control(_serial, RT_UART_CTRL_GET_TX_DMA_STATUS, &dma_status)：获取串口发送 DMA 状态

  • dma_status 为 0 ：表示数据没有搬运完成
  • dma_status 为 1 ：表示数据搬运完成

• rt_device_control(_serial, RT_UART_CTRL_GET_RX_DMA_STATUS, &dma_status)：获取串口接收 DMA 状态

  • dma_status 为 0 ：表示数据没有搬运完成
  • dma_status 为 1 ：表示数据搬运完成

• rt_device_control(_serial, RT_UART_CTRL_START_RX_DMA, RT_NULL)：启动串口接收 DMA

• rt_device_control(_serial, RT_UART_CTRL_TX_DMA_DONE, RT_NULL)：DMA 发送完成

  • 发送完成后调用

• rt_device_control(_serial, RT_UART_CTRL_RX_DMA_DONE, RT_NULL)：DMA 接收完成

  • 接收完成后调用

核心代码

uart_sample.c

static void _uart_rx_dma_poll(void *parameter)
{
    rt_uint32_t dma_status = 0, status = 0;

    while (1)
    {
        rt_device_control(_serial, RT_UART_CTRL_GET_RX_STATUS, &status);
        if (status != 0)
        {
            rt_device_control(_serial, RT_UART_CTRL_START_RX_DMA, RT_NULL);

            while (1)
            {
                rt_device_control(_serial, RT_UART_CTRL_GET_RX_DMA_STATUS,
                                    &dma_status);
                if (dma_status != 0)
                {
                    break;
                }
            }

            rt_device_control(_serial, RT_UART_CTRL_RX_DMA_DONE, RT_NULL);
            continue;
        }

        rt_thread_delay(1);
    }
}

static void _uart_run_thread(void *parameter)
{
    char out_str[UART_DATA_NUM];
    rt_ssize_t size = 0, total_size = 0;
    rt_uint32_t status = 0, index = 0;
    rt_uint32_t mode = (rt_uint32_t)parameter;

    for (index = 0; index < UART_DATA_NUM - 3; index++)
    {
        out_str[index] = 'a' + (index % 26);
    }
    out_str[index] = '\r';
    out_str[index + 1] = '\n';
    out_str[index + 2] = '\0';

    rt_device_control(_serial, RT_UART_CTRL_GET_TX_STATUS, &status);
    if (status != 0)
    {
        rt_device_write(_serial, 0, out_str, strlen(out_str));
        if (mode == UART_DMA_POLL)
        {
            while (1)
            {
                rt_device_control(_serial, RT_UART_CTRL_GET_TX_DMA_STATUS,
                                    &status);
                if (status != 0)
                {
                    break;
                }
            }
            rt_device_control(_serial, RT_UART_CTRL_TX_DMA_DONE, RT_NULL);
        }
    }

    rt_kprintf("uart dma tx done\n");

    memset(out_str, 0, UART_DATA_NUM);

    while (1)
    {
        if (mode == UART_DMA_INT)
        {
            rt_sem_take(_sem, RT_WAITING_FOREVER);
        }

        size = rt_device_read(_serial, 0, &out_str[total_size], UART_DATA_NUM);

        total_size += size;

        if (total_size > 0 && out_str[total_size - 1] == '#')
        {
            out_str[total_size - 1] = '\0';
            rt_kprintf("size:%d\n%s\n", total_size, out_str);
            memset(out_str, 0, UART_DATA_NUM);
            total_size = 0;
        }

        rt_thread_mdelay(10);
    }
}

int uart_dma_test(int argc, char *argv[])
{
    rt_err_t ret = RT_EOK;
    rt_uint32_t mode = 0;
    struct serial_configure uart_cfg;

    uart_cfg.baud_rate = BAUD_RATE_115200;
    uart_cfg.data_bits = DATA_BITS_8;
    uart_cfg.stop_bits = STOP_BITS_1;
    uart_cfg.parity = PARITY_NONE;
    uart_cfg.invert = NRZ_NORMAL;
    uart_cfg.bufsz = UART_DATA_NUM;
    uart_cfg.flowcontrol = 0;

    if (argc > 1)
    {
        mode = atoi(argv[1]);
    }

    _serial = rt_device_find(UART_NAME);
    if (_serial == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("can't find %s\n", UART_NAME);
        goto exit;
    }

    if (_serial->ref_count != 0)
    {
        if (_uart_tid != RT_NULL)
        {
            rt_thread_delete(_uart_tid);
            _uart_tid = RT_NULL;
        }
        if (_dma_poll_tid != RT_NULL)
        {
            rt_thread_delete(_dma_poll_tid);
            _dma_poll_tid = RT_NULL;
        }
        if (_sem != RT_NULL)
        {
            rt_sem_delete(_sem);
            _sem = RT_NULL;
        }

        rt_device_close(_serial);
    }

    if (mode == UART_DMA_INT)
    {
        rt_device_set_rx_indicate(_serial, rx_call);
        if (_sem == RT_NULL)
        {
            _sem = rt_sem_create(UART_SEM_NAME, 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
        }
    }
    else
    {
        rt_device_set_rx_indicate(_serial, RT_NULL);
    }

    rt_device_open(_serial, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_DMA_TX |
                    RT_DEVICE_FLAG_DMA_RX);

    rt_device_control(_serial, RT_DEVICE_CTRL_CONFIG, &uart_cfg);

    if (mode == UART_DMA_POLL)
    {
        _dma_poll_tid = rt_thread_create(UART_DMA_POLL_NAME, _uart_rx_dma_poll,
                                        RT_NULL, 1024, 15, 10);
        if (_dma_poll_tid == RT_NULL)
        {
            rt_kprintf("create dma poll thread failed\n");
            goto exit;
        }
        rt_thread_startup(_dma_poll_tid);
    }

    _uart_tid = rt_thread_create(UART_TID_NAME, _uart_run_thread, (void *)mode,
                                4096, 15, 10);
    if (_uart_tid == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("create thread failed\n");
        goto exit;
    }
    rt_thread_startup(_uart_tid);

    return ret;
exit:
    ret = -RT_ERROR;
    return ret;
}

运行程序

在调试串口下输入 uart_dma_test 0：表示使用串口 DMA 中断模式

在调试串口下输入 uart_dma_test 1：表示使用串口 DMA 轮询模式

输入后打印如下：

串口终端打印

msh />uart_dma_test 1
uart dma tx done

串口 3 打印

abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmno

串口 3 输入

abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghi#

串口终端打印

msh />size:426
abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghi