STM32 HAL 库实现乒乓缓存加空闲中断的串口 DMA 收发机制 STM32 HAL 库实现乒乓缓存加空闲中断的串口 DMA 收发机制,轻松跑上 2M 波特率。 STM32 中一般的 DMA 传输方向有内存->内存、外设->内存、内存->外设。通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,UART),在嵌入式开发中一般称为串口,通常用于中、低速通信场景,波特率低有 6400 bps,高能达到 4~5 Mbps。 在 STM32 中使用 DMA 收发数据,可以节约可观的 CPU 处理时间。特别是在高速、大数据量的场景中,DMA 是必须的,而双缓冲区、空闲中断以及 FIFO 数据缓冲区也是非常重要的成分。 在本文中,我们将使用 STM32CubeMX 配置串口,首先使能高速外部时钟,然后设置时钟树。接下来配置串口,选择一个串口,设置模式为 Asynchronous,设置波特率、帧长度、奇偶校验以及停止位长度。然后添加接收和发送的 DMA 配置,注意在 RX 中将 DMA 模式改为 Circular,这样 DMA 接收只用开启一次,缓冲区满后 DMA 会自动重置到缓冲区起始位置,不再需要每次接收完成后重新开启 DMA。 在串口收到数据之后,DMA 会逐字节搬运到 RX_Buf 中。当搬运到一定的数量时,就会产生中断(空闲中断、半满中断、全满中断),程序会进入回调函数以处理数据。全满中断和半满中断都很好理解,就是串口 DMA 的缓冲区填充了一半和填满时产生的中断。而空闲中断是串口在上一帧数据接收完成之后在一个字节的时间内没有接收到数据时产生的中断,即总线进入了空闲状态。 现在网络上大部分教程都使用了全满中断加空闲中断的方式来接收数据,不过这存在了一定的风险:DMA 可以独立于 CPU 传输数据,这意味着 CPU 和 DMA 有可能同时访问缓冲区,导致 CPU 处理其中的数据到中途时 DMA 继续传输数据把之前的缓冲区覆盖掉,造成了数据丢失。所以更合理的做法是借助半满中断实现乒乓缓存。 乒乓缓存是指一个缓存写入数据时,设备从另一个缓存读取数据进行处理;数据写入完成后,两边交换缓存,再分别写入和读取数据。这样给设备留足了处理数据的时间,避免缓冲区中旧数据还没读取完又被新数据覆盖掉的情况。 但是出现了一个小问题,就是 STM32 大部分型号的串口 DMA 只有一个缓冲区,要怎么实现乒乓缓存呢?没错,半满中断。现在,一个缓冲区能拆成两个来用了。看这图我们再来理解一下上面提到的三个中断:接受缓冲区的前半段填满后触发半满中断,后半段填满后触发全满中断;而这两个中断都没有触发,但是数据包已经结束且后续没有数据时,触发空闲中断。 举个例子:向这个缓冲区大小为 20 的程序传送一个大小为 25 的数据包,它会产生三次中断,如下图所示。程序实现原理介绍完成,感谢 ST 提供了 HAL 库,接下来再使用 C 语言实现它们就很简单了。首先开启串口 DMA 接收。 #define RX_BUF_SIZE 20 uint8_t USAR_RX_Buf[RX_BUF_SIZE]; 在上面的例子中,我们定义了一个大小为 20 的缓冲区 USAR_RX_Buf,並将其设置为串口 DMA 的接收缓冲区。然后,我们可以使用 HAL 库提供的函数来开启串口 DMA 接收。 HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, USAR_RX_Buf, RX_BUF_SIZE); 在串口收到数据之后,DMA 会逐字节搬运到 RX_Buf 中。当搬运到一定的数量时,就会产生中断(空闲中断、半满中断、全满中断),程序会进入回调函数以处理数据。在回调函数中,我们可以将数据写入 FIFO 中供应用读取。 void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { // 将数据写入 FIFO 中 FIFO_Put(USAR_RX_Buf, RX_BUF_SIZE); } 在上面的例子中,我们使用 HAL 库提供的回调函数 HAL_UART_RxCpltCallback 来处理数据。在这个函数中,我们将数据写入 FIFO 中供应用读取。这样,我们就可以轻松地实现高速的串口收发机制。 使用 STM32 HAL 库可以轻松地实现高速的串口收发机制,轻松跑上 2M 波特率。同时,我们还可以使用乒乓缓存和空闲中断来避免数据丢失和提高系统的可靠性。
2025-04-04 19:14:28 1.22MB stm32
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基于FPGA的Cortex-M3 MCU系统:带AHB APB总线与UART硬件RTL源码,支持ARMGCC与SWD仿真调试,扩展功能丰富的MCU开发平台(暂不含DMA和高级定时器),基于FPGA的Cortex-M3 MCU系统:RTL源码工程,含AHB APB总线、UART串口、四通道定时器,配套仿真与驱动,可扩展用户程序与IP调试功能(非DMA和高级定时器版本),FPGA上实现的cortex-m3的mcu的RTL源码,加AHB APB总线以及uart的硬件RTL源代码工程 使用了cortex-m3模型的mcu系统,包含ahb和apb总线,sram,uart,四通道基本定时器,可以跑armgcc编译的程序。 带有swd的仿真模型。 可以使用vcs进行swd仿真读写指定地址或寄存器。 带有的串口uart rtl代码,使用同步设计,不带流控。 带有配套的firmware驱动,可以实现收发数据的功能。 带有的四通道基本定时器,可以实现定时中断,具有自动reload和单次两种模式。 用于反馈环路实现、freertos和lwip等时基使用。 暂时不包括架构图中的DMA,高级定时器和以太网,后期
2025-04-02 15:33:06 11.35MB 柔性数组
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设计了一个高速电压比较器,比较器由前置放大器和带复位端的动态比较器组成。采用charted 公司的0.35um/3.3v 模型,通过CADENCE 进行模拟仿真,电路获得了高速、高分辨率的特性。在100Ms/s 的工作频率下电路消耗0.29mw 的功耗,并且具有6.5mv 的低失调电压。因此,该电压比较器可适用于流水线ADC。
2025-04-02 10:31:27 226KB 数据转换
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STM32是一款基于ARM Cortex-M内核的微控制器,由意法半导体公司(STMicroelectronics)生产。在本文中,我们将深入探讨如何使用STM32的硬件SPI(Serial Peripheral Interface)和DMA(Direct Memory Access)功能来高效地控制OLED(Organic Light-Emitting Diode)显示屏。 OLED屏幕是一种自发光显示技术,无需背光,因此具有更高的对比度和更低的功耗。在STM32上驱动OLED屏幕通常涉及通过SPI接口发送命令和数据,而DMA可以极大地减轻CPU负担,提高系统效率。 1. **STM32硬件SPI**:SPI是一种同步串行通信协议,用于微控制器与外部设备间的数据传输。STM32内建了多个SPI接口,每个都支持主模式和从模式。在控制OLED屏幕时,STM32通常作为主机,OLED驱动芯片作为从机。配置SPI时,需要设置时钟极性(CPOL)、时钟相位(CPHA)、数据位宽、波特率等参数。 2. **DMA功能**:DMA是一种允许数据在内存和外设之间直接交换的技术,无需CPU干预。在STM32中,有多个DMA通道可以分配给不同的外设,如SPI。通过设置DMA传输请求源、传输数据大小、地址增量方式等,可以实现数据的批量传输,显著提高系统性能。 3. **配置OLED屏幕**:OLED屏幕通常使用I2C或SPI接口,这里我们关注SPI。需要初始化OLED驱动芯片,发送初始化序列,包括设置显示模式、分辨率、对比度等。这些命令通过STM32的SPI接口发送。 4. **DMA与SPI的配合**:在STM32中,设置SPI接口为DMA模式,指定相应的DMA通道。当SPI发送缓冲区为空时,DMA会自动从内存中读取数据并发送,直到所有数据传输完毕。这样,CPU可以执行其他任务,而不是等待SPI传输完成。 5. **数据传输**:在显示图像或文本时,需要将数据加载到内存中的一个缓冲区,然后通过DMA传输到SPI接口。STM32的库函数或HAL(Hardware Abstraction Layer)可以简化这个过程。 6. **中断处理**:为了确保数据正确发送,还可以设置SPI的中断,例如传输完成中断。当DMA传输结束时,中断处理函数会被调用,进行必要的清理工作,如重置传输标志,准备下一次传输。 7. **代码示例**:使用STM32CubeMX生成初始的SPI和DMA配置,然后在用户代码中编写OLED屏幕的初始化和数据传输函数。例如,使用HAL_SPI_Transmit_DMA()启动一个DMA传输,并在中断服务程序中处理传输完成事件。 8. **优化考虑**:在实际应用中,还需要考虑电源管理、显示刷新率、屏幕旋转等功能。同时,为了防止数据竞争,需要正确管理和同步SPI和DMA的访问。 总结,通过STM32的硬件SPI和DMA,我们可以高效地控制OLED屏幕,实现流畅的显示效果,同时降低CPU的负载,提升整个系统的响应速度和能效。理解和熟练掌握这些技术,对于开发基于STM32的嵌入式系统至关重要。
2025-03-31 20:43:47 7.82MB STM32
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Sigma-Delta ADC Matlab模型集合:包含CTSD调制器、FFT分析、动态静态特性仿真与教程,方便入门学习,Continuous-Time Sigma-Delta ADC Matlab模型集成包:实例丰富,涵盖多种MATLAB代码与Simulink模型,Sigma-Delta ADC Matlab Model 包含实例和说明,多种MATLAB代码和simulink模型都整合在里面了。 包含一个3rd 3bit-9level 10MHz 400MSPS CTSD Modulator Matlab Simulink Model 模拟ic设计,adc建模 ADC的动态fft,静态特性inl、dnl仿真 教程,动态静态参数分析。 东西很多,就不一一介绍了。 打开有惊喜 Continuous-Time Sigma-Delta ADC Matlab Model,有的地方也不是特别严谨,不过可以方便入门学习。 这是一个3rd 3bit-9level 10MHz 400MSPS CTSD Modulator Matlab Simulink Model,包含: 1. CTSDM_3rd3
2025-03-30 08:58:31 1.82MB scss
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ADS54J60高速采集卡:原理图、PCB、代码及FPGA源码集成,4通道1Gbps 16bit高速ADC与直接制板功能,ADS54J60高速采集卡:四通道FMC子卡原理图、PCB及FPGA源码设计,直接制板应用,ADS54J60 高速采集卡 FMC 1G 16bit 4通道 采集子卡 FMC子卡 原理图&PCB&代码 FPGA源码 高速ADC 可直接制板 ,核心关键词:ADS54J60; 高速采集卡; FMC 1G 16bit 4通道; 采集子卡; FMC子卡; 原理图; PCB; 代码; FPGA源码; 高速ADC; 可直接制板。,“基于FPGA的高速采集子卡设计:ADS54J60四通道FMC 1G ADC板”
2025-02-26 11:31:24 573KB 正则表达式
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标题中的“AD9265-125资料”指的是ADI公司生产的AD9265,这是一款16位、125兆采样率(Msps)的模数转换器(ADC)。这款器件在高性能数据采集系统、通信基础设施、医疗成像和其他需要高速、高精度信号处理的应用中非常常见。其125Msps的采样率意味着它能够快速捕获和转换模拟信号,而16位分辨率则确保了转换结果的精确性。 描述中提到的“包含程序代码,原理图,PCB文件”,这些是设计和实现基于AD9265系统的必要组成部分: 1. **程序代码**:可能包括驱动程序和应用程序代码,用于与AD9265交互,配置其工作模式,读取转换结果,并可能包含特定应用的算法,如滤波或信号处理。 2. **原理图**:展示了AD9265与其他组件如何在电路中连接,包括电源、时钟源、数字输入/输出接口以及任何必要的支持电路,如抗混叠滤波器和采样保持电路。 3. **PCB文件**:包含了电路板布局信息,指示了元器件的位置和布线路径,确保电路性能、电磁兼容性和热管理的优化。 标签中的“ADC模块”、“高速度”和“高精度”是AD9265的核心特性: - **ADC模块**:ADC(Analog-to-Digital Converter)是电子系统中的关键组件,它将连续的模拟信号转换为离散的数字信号,为数字系统提供输入。 - **高速度**:125Msps的采样率使得AD9265适合处理高频信号,如射频(RF)信号,能够在保持高分辨率的同时,处理快速变化的信号。 - **高精度**:16位分辨率表明AD9265可以提供很高的转换精度,这意味着在数字域中可以获得非常接近原始模拟信号的表示。 压缩包子文件的文件名“AD9265模块第三版”可能是指该设计的第三版迭代,通常意味着经过了前两版的改进和优化,可能包括错误修复、性能提升或更简化的设计。 这份资料提供了全面的信息,帮助设计者构建和调试一个基于AD9265的系统,包括硬件设计(原理图和PCB)、软件接口(程序代码)以及可能的版本改进。对于理解高速、高精度ADC的工作原理以及实际应用,这些都是宝贵的资源。
2025-02-23 16:01:35 41.49MB ADC模块
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【STM32+HAL】七针0.96寸OLED显示配置(SPI + DMA)是关于使用STM32微控制器通过SPI接口和DMA(直接内存访问)来驱动0.96英寸OLED显示屏的教程。这篇教程将涵盖STM32微控制器的基础知识,OLED显示屏的工作原理,SPI通信协议,以及如何利用STM32的HAL库进行DMA配置。 STM32是意法半导体公司(STMicroelectronics)推出的基于ARM Cortex-M系列内核的微控制器。它们广泛应用于嵌入式系统设计,以其高性能、低功耗和丰富的外设接口而受到青睐。 OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)显示屏是一种自发光显示技术,每个像素由有机材料组成,当电流通过时会发出光。与LCD相比,OLED具有更高的对比度、更快的响应速度和更广的视角。0.96英寸OLED通常适用于小型嵌入式设备,如智能硬件、物联网设备等。 在STM32上配置OLED显示,首先需要理解SPI(Serial Peripheral Interface)通信协议。SPI是一种同步串行接口,允许主设备(在这里是STM32)与一个或多个从设备(OLED驱动芯片)进行全双工通信。SPI有四种传输模式,通过调整时钟极性和相位,可以实现灵活的数据传输方向和时序。 HAL库是STM32的高级层软件框架,它为开发者提供了标准化的API(应用程序编程接口),简化了底层硬件的控制。在配置OLED显示时,我们需要使用HAL库中的SPI初始化函数,设置SPI的工作模式、时钟频率、数据位宽等参数。 接下来是DMA的介绍。DMA是一种硬件机制,允许数据在没有CPU参与的情况下直接在内存和外设之间传输,从而提高系统的效率。在本例中,我们使用DMA来传输要显示的数据,减轻CPU负担。配置DMA涉及选择合适的通道,设置源和目标地址,以及传输长度。同时,还需要在SPI传输过程中启用DMA请求,以便在SPI完成数据发送后触发DMA传输。 具体步骤包括: 1. 初始化STM32系统时钟,确保足够的时钟资源供SPI和DMA使用。 2. 配置GPIO引脚,用于连接STM32和OLED的SPI接口及使能、复用等功能引脚。 3. 使用HAL_SPI_Init()函数初始化SPI接口,设置其工作模式、时钟速度等参数。 4. 配置DMA,使用HAL_DMA_Init()函数,指定传输方向、通道、地址和长度。 5. 将DMA与SPI接口关联,使用HAL_SPI_Transmit_DMA()函数开启传输,并在需要时启动DMA传输。 6. 编写中断服务程序,处理DMA传输完成的中断事件,更新显示数据或进行其他操作。 在实践中,还需要编写驱动代码来控制OLED显示特定的内容,这可能涉及对OLED显示芯片的命令序列的理解,例如初始化序列、清屏、设置坐标、显示文本或图像等。这部分通常涉及到与OLED驱动芯片的数据手册紧密相关的寄存器操作。 总结来说,"七针0.96寸OLED显示配置(SPI + DMA)"涵盖了STM32微控制器的HAL库使用,SPI通信协议,以及DMA传输机制,这些都是嵌入式系统开发中的重要知识点。通过学习和实践这个主题,开发者能够提升其在嵌入式系统设计和硬件驱动编程的能力。
2025-02-08 01:20:53 8.82MB stm32
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C#上位机开发(波形显示、串口收发、ADC采集)
2025-01-19 16:30:41 772KB
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ADC静态测试的方法已研究多年,国际上已有标准的测试方法,但静态测试不能反映ADC的动态特性,因此有必要研究动态测试方法?动态特性包括很多,如信噪比(SNR)?信号与噪声+失真之比(SINAD)?总谐波失真(THD)?无杂散动态范围(SFDR)?双音互调失真(TMD)等?本文讨论了利用数字方法对ADC的信噪比进行测试,计算出有效位数,并通过测试证明了提高采样频率能改善SNR,相当于提高了ADC的有效位数?在本系统中使用了AD9224,它是12bit?40MSPS?单5V供电的流水线型低功耗ADC?  1.SOC 测试的复杂性  随着设计与制造技术的发展,集成电路设计从晶体管的集成发展到逻辑门的
2025-01-10 11:19:09 125KB 测试技术
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