【原创】Kinetis妙用eDMA之UART

2023年5月18日 213次阅读 来源: 爪爪熊

【原创】Kinetis妙用eDMA之UART

平台：IAR Kinetis_K60

简述

UART是一个慢速设备，但有时候却会传输大量数据，但如果传输数据时候均采用字符中断的方式，会造成CPU极大的浪费，这里以115200bps速率进行一项计算：得出每隔78us就有一次CPU中断出现，如果CPU此时执行其他任务得不到响应该字符中断，就会造成该字符丢失。

假如波特率再高一点以256000bps速率或者更高的话，CPU中断间隔会更小，也会造成更大的问题，但好在UART很多都有几个字节的FIFO，能够缓解这种情况，但是如果系统资源设计很紧凑的时候，留不出UART给板子使用，像我们这里使用的是lpuart。这个UART连个FIFO也没有了。还想保证数据收发的准确性就比较困难了。

这里我们的需求就是：既想要保证数据的传输速度，还想要CPU中断次数大大降低。

基于这个需求，这里提出了一种使用eDMA充当lpuart缓存，一定数据量再产生中断提醒CPU进行取出数据

分析

K60中包含有lpuart模块和eDMA模块，其中eDMA是飞思卡尔第二代DMA模块，功能更为强大，并且中断源支持也很多，包含了常用的源，且传输描述表（TCD）更是具有32个通道，其中最主要的具有两个中断，一个满中断，一个半满中断。基于这些特性，完全有理由完成以上需求。

LPUART不仅具有字符中断，还有一个idle line（空闲中断） 中断，正是利用ILIE中断可以实现我们的需求。

实现思路

LPUART存在一个ILIE中断（空闲中断），eDMA存在数据搬运满中断和半满中断，结合这三个中断便可以实现一定数据量/一个数据包到达的时候再通知CPU进行取出数据。这里先科普下概念，eDMA叫做增强型直接内存访问，是一种不经过CPU处理能够将数据从指定地址搬运到指定地址的一个模块。这里我们lpuart选择字符触发DMA。DMA将当前收到的数据搬运到我们设定的全局变量Buff[128]中，当该段数据传输完成或者达到DMA半满/满中断，均会有相应中断的产生，CPU将会执行相关代码，将Buff中暂存的数据进行取出操作。这样子不论是数据量大小，都能够满足需求。（语言功底有限，这里表述可能有点难懂，海涵）。

具体操作

  • 先定义一个接收数据的buff（全局变量）

      volatile unsigned long uartBuff[128] = {1};

  • 再配置好LPURAT波特率，时钟，校验位等，再打开ILIE中断，关闭其他中断（步骤较多，这里不贴代码）

  • 然后配置好eDMA模块

      SIM_SCGC6 |= SIM_SCGC6_DMAMUX_MASK;
  SIM_SCGC7 |= SIM_SCGC7_DMA_MASK ;

  //参考数据手册得到的规律
  DMAMUX_CHCFG6           = DMAMUX_CHCFG_ENBL_MASK|DMAMUX_CHCFG_SOURCE(58);
  DMA_TCD6_SADDR          = (uint32_t)&LPUARTx_DATA;
  DMA_TCD6_SOFF           = 0x00  ;
  DMA_TCD6_SLAST          = 0x00  ;
  DMA_TCD6_DADDR          = (uint32_t)&uartBuff[0];
  DMA_TCD6_DOFF           = 0X01  ;
  DMA_TCD6_DLASTSGA       = (uint32_t) -128;
  DMA_TCD6_NBYTES_MLNO    = 0x01  ;
  DMA_TCD6_BITER_ELINKNO  = 128   ;
  DMA_TCD6_CITER_ELINKNO  = 128   ;
  DMA_TCD6_ATTR           = DMA_ATTR_SSIZE(0)|DMA_ATTR_DSIZE(0);
 
  DMA_TCD6_CSR            = 0     ;
  DMA_CINT                = DMA_CINT_CINT(6) ; 

  /*打开半满中断和满中断,主要为了保证数据的完整性*/
  DMA_TCD6_CSR            = DMA_CSR_INTHALF_MASK|DMA_CSR_INTMAJOR_MASK;   

  DMA_ERQ                |= DMA_ERQ_ERQ6_MASK;

  /*根据平台不同，代码不同，这里就不贴出来了，以下打开相应的中断*/

  /*以上为打开相应中断函数*/

  • 开始写idle中断函数：这里主要注意以下几点：1.idle中断产生是总线空闲一段时间（具体空闲多少请查阅相关手册）会有中断。2.需要定几个标志位。（1）记录上次是否发生idle中断 （2）上次发生idle中断后读取(DMA_TCDn_DADDR)的数据并记录取到了哪里。

  • 开始写eDMA中断函数，这里要注意好几点：就是eDMA中断无论是满中断还是半满中断，没有相关标志位可以查阅，但是可以通过TCD表中的目的地址进行判断。DMA每搬运一次，目的地址（DMA_TCDn_DADDR）就会有相应的变化，通过计算buff[0]地址和DMA目的地址差值就可以判断此次中断是满中断还是半满中断，比如这里我的buff大小是128字节的。如果差值在[63-126]这个闭区间内，将认为是半满中断，如果在[127]U[0-62]这个并集的闭区间内认为是满中断，这里有一个问题，就是为什么是一个范围而不是一个确定的数值。这是因为eDMA模块是独立于CPU运行的，如果此时发生了中断，实际上到了真正中断处理函数的时候，eDMA已经又搬运了部分数据了。所以不会是一个确定的数值。

重点仍然是记录当前DADDR的数值，并从上一个读取的值开始读取到这个值，将数据发送到上层应用（具体怎么发，看上层应用API怎么写的吧。）

提示：写的不是特别的详细，受限于部分原因，这东西是实际项目上使用，并且效果非常良好。这个东西对于新手来说是有点稍微绕，不懂的读者可以跟帖发文，对于老鸟来说这应该一看就懂了。

    原文作者：爪爪熊
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/cadbc315c3ab
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