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STM32F103C8T6串口实验：发送hello、中断接收和DMA

这次实验还是用上次的C8T6板。要求是让板子一直发送hello windows!，电脑发一个#后暂停，发*后继续，再分别用轮询、中断和DMA来做。

串口程序不长，不过实际接线时还是遇到了问题。下面把配置、主要代码和接板后的结果记一下。

一、实验准备

• STM32F103C8T6核心板
• Horco DAP下载器，带串口功能
• CubeMX、Keil，HAL库
• 杜邦线、面包板
• 电脑上的串口接收窗口

最开始接的是一只独立串口模块，但电脑没有识别到它。后来发现串口模块很热好像烧了，就换成DAP自带的串口，电脑显示为COM4。下载和串口通信可以共用这只DAP，但它们接的是不同的引脚。

TX和RX要交叉接。这样做实验才不烧芯。

二、串口参数和CubeMX配置

USART1选择异步模式，参数如下：

SYS里面保留Serial Wire。时钟沿用原工程的内部HSI，通过PLL配置成64MHz：

HSI 8MHz / 2 × 16 = 64MHz APB1 = 32MHz APB2 = 64MHz

USART1用APB2时钟。这样不用依赖外部晶振，三个版本都保持相同的时钟设置。

中断版需要打开USART1的中断。DMA版添加USART1_TX，对应DMA1_Channel4，方向选Memory to Peripheral，模式选Normal，内存地址递增，外设地址不递增，数据宽度都选Byte。DMA中断和USART1中断都要打开。

三个工程分别放在01_HAL_Polling、02_HAL_Interrupt、03_HAL_DMA里。都可以直接打开Keil工程，配套的.ioc用来查看或重建配置。

三、先用轮询发送hello

发送的内容是下面这个数组：

staticuint8_thello[]="hello windows!\r\n";

这里用了英文感叹号，再加回车换行，一共16字节。轮询版每次发送一个字节，发送前检查有没有收到电脑的字符：

if(ch=='#')g_running=0U;elseif(ch=='*')g_running=1U;

发送时用HAL_UART_Transmit()。每发完一个字节，主循环继续检查接收状态。暂停时也要检查输入，否则发了#后就收不到恢复用的*了。

默认TX_DELAY_MS是0，没有额外等待。烧录后，电脑选COM4、115200、8N1，就能看到hello一直往下滚。

后面把TX_DELAY_MS改成50做对照。无间隔时，约2秒收到20929字节；加50ms间隔后，约2.037秒收到641字节，接收速度降到约315 Byte/s，变化很明显。

四、改成中断方式

中断版先挂载一个字节的接收：

HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&rx_byte,1U);

USART1中断入口调用HAL处理函数：

voidUSART1_IRQHandler(void){HAL_UART_IRQHandler(&huart1);}

收到一个字节后，HAL进入接收完成回调。里面处理#、*，然后再调用一次HAL_UART_Receive_IT()，准备收下一个字节。重新挂载这一步不能漏。

发送也改为HAL_UART_Transmit_IT()。发完当前一行后，回调清除忙标志，主循环再决定是否发送下一行。中断里只处理简单状态，没有放延时或整段阻塞发送。

实际测试时，发#后接收计数停住，发*后继续增加。下面是暂停时的截图：

窗口里之前的文字还在，但是近约0.5秒接收显示0字节，总计数停在416604。这说明暂停的是后面的发送，并不是把历史内容清空。

恢复测试也保留了日志：中断版发*后，约0.5秒收到5697字节，内容符合hello加回车换行的格式。

五、DMA连续发送

DMA版准备了256字节的缓冲，相当于16行hello。启动发送的主要调用是：

HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,dma_data,sizeof(dma_data));

用Normal模式时，一组数据发完就结束，下一组由主循环重新启动。缓冲只在初始化时填好，发送过程中不修改。电脑发来的控制字符仍然用中断接收。

这里除了DMA中断，还要打开USART1中断。DMA搬完最后一个字节后，HAL还要等USART真正发送结束；如果只开DMA中断，发送状态可能一直忙，后面就不能正常续发。

收到#后，不启动下一组，当前256字节先发完。所以DMA版暂停可能比中断版稍晚一些。115200下，一组256字节的理论发送时间约22.22ms。

DMA先测了115200，之后把板子和电脑都改成460800再测一次。测试结束后，工程中的默认参数已恢复115200。

六、上板测试结果

三个版本都通过了Keil和GNU Arm编译，Keil是0错误、0警告。接板测试前备份了原来的64KiB Flash，每次烧录后也做了回读比较。

四组测试都能暂停和恢复。表里的速度是电脑收到的字节数除以采样时间，不是用波形测出来的波特率。截图中的总计数来自更长时间运行，和表中单次采样的数量不同。

115200的8N1串口，每字节占10位，理论载荷上限是11520 Byte/s。中断和DMA的实测速度比较接近这个值，轮询版因为逐字节查询和调用，稍慢一些。

七、这次遇到的问题

第一个问题是串口选错了。独立模块没有被识别，电脑上出现的COM4其实属于DAP。最开始信号线接在独立模块上，却用COM4测试，当然收不到数据。换到DAP的RXD、TXD并交叉连接后才正常。

第二个是接收窗口有时停在半个单词，例如末尾只显示he。串口数据是分批读进窗口的，下一批到来后会继续显示，不能只凭这一小段就判断丢字节。检查原始接收数据后，本次采样符合重复格式。

还有一点要区分：CH340的TTL串口和RS-232电平不是同一种东西。RS-232需要电平转换，不能直接接到STM32引脚。不接VCC和不接GND也不是一回事，模块如果由USB供电，可以不用另接VCC；单端通信仍需要共同的地参考。

八、文件传输和波形测量

文件传输按8N1估算：

理论时间 = 文件字节数 × 10 / 波特率

115200下，1MiB至少约91.02秒，10MiB约15.17分钟，100MiB约151.70分钟。实际还会受软件间隔、协议开销等影响。收到文件后需要比较大小和SHA-256。双电脑RS-232传文件这部分还没有实际做，报告里保留了接线和操作步骤。

Keil位波形也还没有取得光标读数。可以用0x55辅助观察，按跨越位数除以光标时间差计算波特率。115200的理论位宽是8.680556μs，但不能把这个数直接填成实测值。

参考资料

配置和函数说明参考了下面两篇教程，实验记录采用准备、配置、代码、接板现象的写法。本次代码和接收数据对应自己的C8T6实验。就酱子把。

• HAL库 STM32CubeMX教程四：UART串口通信详解
• HAL库 STM32CubeMX教程十一：DMA串口发送接收
• ST官方STM32CubeF1
• Keil USART1仿真说明