RT-Thread-rt-thread-4.0.2串口DMA模式使用过程中的问题总结RT-Thread问答社区

rt-thread-4.0.2串口DMA模式使用过程中的问题总结

发布于 2022-06-16 10:36:59 浏览：1440 订阅该版

[tocm]

## 一、环境

rt-thread V4.0.2
STM32

## 二、遇到的问题

应用层使用串口DMA，伪代码如下：

```C
...
rt_device_t dev = rt_device_find(name);
...
rt_device_open(dev, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_DMA_TX | RT_DEVICE_FLAG_DMA_RX);
...
rt_device_set_tx_complete(dev, uart_tx_done);
rt_device_set_rx_indicate(dev, uart_rx_ind);
...
// do something.
...
rt_device_close(dev);
```

两个问题都是发生在用DMA模式再次打开串口的情况下，有：

- 收到若干数据0，并提示`Warning: There is no enough buffer for saving data`
- 内存泄漏

### 2.1、收到若干数据0

这是驱动问题。首先要知道的是当前的驱动使用DMA循环模式进行数据接收
```C
// $RTT_ROOT/bsp/stm32/libraries/HAL_Drivers/drv_usart.c
static void stm32_dma_config(struct rt_serial_device *serial, rt_ubase_t flag)
{
	...
	if (RT_DEVICE_FLAG_DMA_RX == flag)
	{
		DMA_Handle->Init.Direction           = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
		DMA_Handle->Init.Mode                = DMA_CIRCULAR;	// <---- 循环模式
	}
	...
    /* enable interrupt */
    if (flag == RT_DEVICE_FLAG_DMA_RX)
    {
        rx_fifo = (struct rt_serial_rx_fifo *)serial->serial_rx;
        /* Start DMA transfer */
        if (HAL_UART_Receive_DMA(&(uart->handle), rx_fifo->buffer, serial->config.bufsz) != HAL_OK)
        {
            /* Transfer error in reception process */
            RT_ASSERT(0);
        }
        CLEAR_BIT(uart->handle.Instance->CR3, USART_CR3_EIE);
        __HAL_UART_ENABLE_IT(&(uart->handle), UART_IT_IDLE);
    }
	...
}
```
这样启用DMA接收时的缓冲区`rx_fifo->buffer`就是环形的。需要有个变量去记录上次读取结束的地方，如下：
```C
uart->dma_rx.last_index = recv_total_index;
```
此行出现在DMA完成中断和串口空闲中断。**但是关闭串口时，并没有将此全局变量置为零。会造成下一次进行串口DMA接收时，接收到若干0，因为`rx_fifo->buffer`被初始化为零**。

#### 解决办法

串口关闭时，会清空DMA接收中断，在这个过程中重置`uart->dma_rx.last_index`。
```C
// $ROOT_ROOT/components/drivers/serial/serial.c
static rt_err_t rt_serial_close(struct rt_device *dev)
{
	...
	serial->ops->control(serial, RT_DEVICE_CTRL_CLR_INT, (void *) RT_DEVICE_FLAG_DMA_RX);
	...
}

// $RTT_ROOT/bsp/stm32/libraries/HAL_Drivers/drv_usart.c
static rt_err_t stm32_control(struct rt_serial_device *serial, int cmd, void *arg)
{
	...
	/* disable interrupt */
    case RT_DEVICE_CTRL_CLR_INT:
		if(RT_DEVICE_FLAG_INT_RX == ctrl_arg){
			/* disable rx irq */
			NVIC_DisableIRQ(uart->config->irq_type);
			/* disable interrupt */
			__HAL_UART_DISABLE_IT(&(uart->handle), UART_IT_RXNE);
		}
		else if(RT_DEVICE_FLAG_DMA_RX == ctrl_arg){
			/* disable DMA irq */
			...
			uart->dma_rx.last_index = 0;	// <--- 这里
		}
        break;
	...
}
```
注意：因为是驱动层面的问题，不排除其他BSP驱动也存在类似问题。

### 2.2、内存泄漏问题

从设备打开到关闭，会有76字节的内存泄漏。不说排查过程，直接说结论。

串口框架在DMA发送时，使用到了数据队列(data queue)，其主要作用应该是用于重发机制，在`rt_serial_open`中初始化，但是没有地方去初始化。这就导致了内存泄漏。

```C
// $ROOT_ROOT/components/drivers/serial/serial.c
static rt_err_t rt_serial_open(struct rt_device *dev, rt_uint16_t oflag)
{
	...
	rt_data_queue_init(&(tx_dma->data_queue), 8, 4, RT_NULL);
	...
}
```

#### 解决办法

v4.0.2版本的data queue没有deinit接口，可以在后续版本中移植此函数。然后在`rt_serial_close`时调用它，释放内存。

```C
// $ROOT_ROOT/components/drivers/serial/serial.c
static rt_err_t rt_serial_close(struct rt_device *dev, rt_uint16_t oflag)
{
	...
else if (dev->open_flag & RT_DEVICE_FLAG_DMA_TX)
    {
        struct rt_serial_tx_dma* tx_dma;

tx_dma = (struct rt_serial_tx_dma*)serial->serial_tx;
        RT_ASSERT(tx_dma != RT_NULL);
		rt_data_queue_deinit(&tx_dma->data_queue);	// <--- 这里，注意要在tx_dma释放前调用
        rt_free(tx_dma);
        serial->serial_tx = RT_NULL;
        dev->open_flag &= ~RT_DEVICE_FLAG_DMA_TX;
    }
	...
}
```

## 三、最后

以上是个人的分析和理解，解决方法也并非最佳，请各位斧正。
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