博客專欄

EEPW首頁 > 博客 > 驚呆 | 串口 DMA 發(fā)送竟然用局部變量作緩存?

驚呆 | 串口 DMA 發(fā)送竟然用局部變量作緩存?

發(fā)布人:魚鷹談單片機(jī) 時(shí)間:2021-12-19 來源:工程師 發(fā)布文章

之前有個(gè)同事因?yàn)橛么诓樵兎绞桨l(fā)送數(shù)據(jù),被我說了一頓,明明有 DMA 資源,竟然放著不用,對(duì)于魚鷹這種性能強(qiáng)迫癥來說,肯定無法忍受,所以當(dāng)時(shí)就和他說,有時(shí)間你把它改一下。

誰知道過了好幾個(gè)月他才有時(shí)間弄這個(gè),然后還是出了問題,沒法子,只能找我解決了。

現(xiàn)象是這樣的,使用查詢方式,一點(diǎn)問題沒有,從機(jī)可以正常接收數(shù)據(jù),一旦換成 DMA,從機(jī)就無法正常解析數(shù)據(jù)了,從機(jī)緩存的數(shù)據(jù)也不正確。

因?yàn)楫?dāng)時(shí)我也一臉懵逼,也不知道他做了什么操作導(dǎo)致的,畢竟他調(diào)用的 DMA 發(fā)送函數(shù)都是魚鷹很久以前寫的,也是久經(jīng)考驗(yàn)的代碼,不可能出現(xiàn)問題才對(duì)。

所以在沒有頭緒的情況下,直接同時(shí)調(diào)試兩顆單片機(jī)了。

對(duì),你沒有看錯(cuò),就是使用兩個(gè)調(diào)試器同時(shí)調(diào)試兩個(gè)單片機(jī)。

很簡(jiǎn)單,就在下面的圖中選擇即可,估計(jì)有很多老司機(jī)都不知道這個(gè)吧。(不同工程)

1.png

這樣一臺(tái)電腦就可以同時(shí)調(diào)試主機(jī)和從機(jī)了。

當(dāng)時(shí)首先查看了 DMA 外設(shè)和 UART 寄存器情況,發(fā)現(xiàn)并沒有問題(畢竟如果這個(gè)錯(cuò)了,再怎么查應(yīng)用代碼也是沒用的,排查問題要講究先后順序)。

又在線查了一會(huì)發(fā)現(xiàn),如果我在 DMA 發(fā)送函數(shù)后打上斷點(diǎn),從機(jī)是可以正常解析的,這一點(diǎn)又讓我疑惑了,所以為了防止從機(jī)代碼可能有問題,直接讓同事用一個(gè)串口模塊接收數(shù)據(jù)。

串口助手顯示,發(fā)送的字節(jié)數(shù)是正確的,但是只有幀頭幾個(gè)字節(jié)對(duì)的,其它字節(jié)全是錯(cuò)的。

一看到這里,魚鷹大概就知道了,大概率是 DMA 發(fā)送緩沖區(qū)被篡改了,一查函數(shù)調(diào)用,瞬間就明白了是怎么回事,函數(shù)調(diào)用大概如下(細(xì)節(jié)沒有展示):

void dma_send(DMA_Channel_TypeDef *DMAx, void *buff, uint8_t size)
{
  DMAx->CNDTR = size;
  DMAx->CMAR  = buff;
}
void send_data()
{
  uint8_t buff[8];
  buff[0] = 1;
  buff[1] = 2;
     ……
  dma_send(dma1, buff, 8); 
}

竟然用局部數(shù)組變量作為 DMA 發(fā)送的緩沖區(qū),魚鷹也是醉了。

那么為什么查詢方式下,這樣的代碼不會(huì)出錯(cuò),DMA 方式就錯(cuò)了?

要解答這樣的問題,基礎(chǔ)必須扎實(shí):

1、DMA 傳輸原理

2、局部變量存放位置與特性。

只要知道這兩點(diǎn),這個(gè)問題就很容易避免。

但事實(shí)上,很多人只會(huì)大概用,根本沒有真正理解。

DMA  串口傳輸憑什么說效率高?是因?yàn)樗尨谒俾蕚鬏敻炝藛??一個(gè)字節(jié)傳輸本來要 1 ms,用 DMA 只要 0.5 ms?估計(jì)很多人都是這么理解的吧。

事實(shí)上,DMA 并沒有加快傳輸速率,只不過是把傳輸?shù)娜蝿?wù)轉(zhuǎn)交給專業(yè)的而言《數(shù)據(jù)傳輸還用 CPU?不如交給 DMA 吧!》,而 CPU 就可以專心干剩下的事情。

注意這里的轉(zhuǎn)交一詞,CPU 把必要的傳輸信息(比如傳輸?shù)刂?、大小等)告訴 DMA 后,一般會(huì)啟動(dòng) DMA,之后立刻運(yùn)行后面的代碼,但此時(shí) DMA 緩存地址里面的數(shù)據(jù)并沒全部發(fā)送出去,如果這個(gè)緩存用的是局部變量,離開這個(gè)函數(shù)后,局部變量被回收,并會(huì)繼續(xù)給其他函數(shù)使用,此時(shí)這個(gè)緩存的數(shù)據(jù)就被篡改了,這樣 DMA 發(fā)送出去的數(shù)據(jù)當(dāng)然不正確。

所以,從這個(gè)角度來說,DMA 并沒有加快串口本身的傳輸速度,只是解放了 CPU 資源而已。但是 CPU 被解放了, DMA 所使用的 緩存 資源可不能也隨之解放呀,只能等發(fā)送完畢后才能釋放。所以最簡(jiǎn)單的方法是在 緩存 前面加一個(gè) static 。

那么為什么查詢不會(huì)出問題呢?查詢是把所有緩存中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去后,才會(huì)離開當(dāng)前函數(shù),這樣局部變量始終存在,也就不會(huì)有問題了,不像 DMA 一樣扔到緩存里面就溜之大吉,局部變量也隨之溜了。

但是,還有一種特殊的局部變量,也能達(dá)到全局的效果。這就是操作系統(tǒng)中的主函數(shù)的局部變量。

void  task()
{
  uint32_t buff[32]; // 局部變量,但效果和全局變量差不多。
  while(1)
  {
  }
}

因?yàn)槿蝿?wù)一般會(huì)被死循環(huán)包含,永不退出(前提條件),所以這里的局部變量也就不會(huì)被釋放掉,所以有些情況下,為了更好的使用資源,會(huì)采用這種方式。

*博客內(nèi)容為網(wǎng)友個(gè)人發(fā)布,僅代表博主個(gè)人觀點(diǎn),如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系工作人員刪除。

晶體管相關(guān)文章:晶體管工作原理


晶體管相關(guān)文章:晶體管原理


關(guān)鍵詞: 單片機(jī)

相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉