STM32G474 UART1使用DMA传输时，如何正确配置DMA通道映射以避免数据丢失？

Question

在STM32G474中，当使用UART1配合DMA传输时，如何正确配置DMA通道映射以避免数据丢失是一个常见问题。由于STM32G474的DMA控制器有多个通道和流，UART1的TX/RX请求需要正确映射到特定的DMA通道（如DMA1_Channel4用于UART1_TX，DMA1_Channel5用于UART1_RX）。若配置错误，可能导致数据无法正确传输或接收，从而引发数据丢失。此外，还需确保DMA的优先级、传输方向、数据宽度等参数与UART匹配，并启用相应的中断以处理传输完成或错误情况。最后，在初始化时需检查DMA和UART的状态标志，确保两者同步工作，避免因缓冲区溢出或未及时处理而丢失数据。如何准确设置这些参数并验证其正确性是关键所在。

Answer 1

1. 基础概念：DMA与UART在STM32G474中的作用

在STM32G474中，DMA（Direct Memory Access）控制器允许外设和内存之间直接进行数据传输，而无需CPU的干预。这种机制极大地提高了数据传输效率，并释放了CPU资源用于其他任务。

UART（Universal Asynchronous Receiver-Transmitter）是一种串行通信协议，用于在微控制器和其他设备之间传输数据。当UART与DMA结合使用时，可以实现高效、可靠的数据流传输。

• DMA通道映射：在STM32G474中，DMA1和DMA2分别管理不同的外设请求。例如，UART1_TX通常映射到DMA1_Channel4，而UART1_RX映射到DMA1_Channel5。
• 配置错误的影响：如果DMA通道映射错误，可能导致数据丢失或传输失败。

2. 配置步骤：确保DMA与UART同步工作

以下是配置DMA与UART的关键步骤：

1. 选择正确的DMA通道：根据STM32G474的数据手册，UART1_TX应绑定到DMA1_Channel4，UART1_RX应绑定到DMA1_Channel5。
2. 设置优先级：通过DMA_CCRx寄存器的PL位，选择低、中、高或非常高优先级。
3. 定义传输方向：对于UART1_TX，传输方向为存储器到外设；对于UART1_RX，方向为外设到存储器。
4. 匹配数据宽度：确保DMA的数据宽度（8位、16位或32位）与UART的数据格式一致。
5. 启用中断：配置DMA传输完成、半传输和错误中断，以便及时响应异常情况。

3. 参数验证：确保配置正确性

为了验证DMA与UART的配置是否正确，可以通过以下方法检查状态标志：

状态标志	描述
TXE (Transmit Data Register Empty)	指示UART的发送寄存器是否为空。
RXNE (Receive Data Register Not Empty)	指示UART的接收寄存器是否有新数据。
TC (Transfer Complete)	指示DMA传输是否已完成。

此外，可以通过调试工具（如ST-Link）监控DMA和UART的状态寄存器。

4. 流程图：DMA与UART配置流程

sequenceDiagram
        participant UART
        participant DMA
        participant CPU
        CPU->>UART: 初始化UART参数
        CPU->>DMA: 选择正确的DMA通道
        CPU->>DMA: 设置优先级、传输方向和数据宽度
        CPU->>DMA: 启用中断
        UART-->>DMA: 发送/接收数据请求
        DMA-->>CPU: 触发中断通知

以上流程图展示了从初始化到数据传输的完整过程。

5. 示例代码：DMA与UART配置示例

void UART_DMA_Init(void) {
    // 使能DMA和UART时钟
    __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();

    // 配置UART
    huart1.Instance = USART1;
    huart1.Init.BaudRate = 115200;
    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
    HAL_UART_Init(&huart1);

    // 配置DMA
    hdma_tx.Instance = DMA1_Channel4;
    hdma_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
    hdma_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    hdma_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    hdma_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    hdma_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
    hdma_tx.Init.Mode = DMA_NORMAL;
    hdma_tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH;
    HAL_DMA_Init(&hdma_tx);

    hdma_rx.Instance = DMA1_Channel5;
    hdma_rx.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
    hdma_rx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    hdma_rx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    hdma_rx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    hdma_rx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
    hdma_rx.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;
    hdma_rx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH;
    HAL_DMA_Init(&hdma_rx);

    // 将DMA与UART关联
    __HAL_LINKDMA(&huart1, hdmatx, hdma_tx);
    __HAL_LINKDMA(&huart1, hdmarx, hdma_rx);

    // 启用DMA中断
    HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel4_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel4_IRQn);
    HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel5_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel5_IRQn);
}