串口 DMA 发送竟然用局部变量作缓存？

之前，有个同事使用了串口查询的方式发送数据，让我非常不满。明明有DMA资源可用，他竟然不使用。作为一个对性能要求很高的人来说，我无法接受这种情况。所以我当时告诉他，有时间的话一定要改过来。

然而，几个月过去了他才有时间来处理这个问题。不过可惜的是，他在处理过程中还是遇到了问题。别无选择，只能找我来解决了。

具体的现象是这样的：使用查询方式时，一切都正常，从机能够正常接收数据。但是一旦切换成DMA方式，从机就无法正确解析数据，从机缓存的数据也不正确。

当时我也很困惑，不知道他是做了什么操作导致出现这种问题。因为他调用DMA发送函数的代码都是我很久之前写的，而且经过了很多次测试，不应该出现问题。

所以，在完全没有头绪的情况下，我决定同时调试两颗单片机。

是的，你没有看错，我使用了两个调试器同时对两个单片机进行调试。

非常简单，只需要在下面的图中进行选择即可。我估计很多经验丰富的人都不知道这个功能。（两个不同的工程）

这样一台电脑就可以同时调试主机和从机了。

当时首先查看了 DMA 外设和 UART 寄存器情况，发现并没有问题（毕竟如果这个错了，再怎么查应用代码也是没用的，排查问题要讲究先后顺序）。

又在线查了一会发现，如果我在 DMA 发送函数后打上断点，从机是可以正常解析的，这一点又让我疑惑了，所以为了防止从机代码可能有问题，直接让同事用一个串口模块接收数据。

串口助手显示，发送的字节数是正确的，但是只有帧头几个字节对的，其它字节全是错的。

一看到这里，鱼鹰大概就知道了，大概率是 DMA 发送缓冲区被篡改了，一查函数调用，瞬间就明白了是怎么回事，函数调用大概如下（细节没有展示）：

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); 
}

竟然用局部数组变量作为 DMA 发送的缓冲区，鱼鹰也是醉了。

那么为什么查询方式下，这样的代码不会出错，DMA 方式就错了？

要解答这样的问题，基础必须扎实：

1、DMA 传输原理

2、局部变量存放位置与特性。

只要知道这两点，这个问题就很容易避免。

但事实上，很多人只会大概用，根本没有真正理解。

DMA 串口传输凭什么说效率高？是因为它让串口速率传输更快了吗？一个字节传输本来要 1 ms，用 DMA 只要 0.5 ms？估计很多人都是这么理解的吧。

事实上，DMA 并没有加快传输速率，只不过是把传输的任务转交给专业的而言《数据传输还用 CPU？不如交给 DMA 吧！》，而 CPU 就可以专心干剩下的事情。

注意这里的转交一词，CPU 把必要的传输信息（比如传输地址、大小等）告诉 DMA 后，一般会启动 DMA，之后立刻运行后面的代码，****但此时 DMA 缓存地址里面的数据并没全部发送出去，如果这个缓存用的是局部变量，离开这个函数后，局部变量被回收，并会继续给其他函数使用，此时这个缓存的数据就被篡改了，这样 DMA 发送出去的数据当然不正确。

所以，从这个角度来说，DMA 并没有加快串口本身的传输速度，只是解放了 CPU 资源而已。但是 CPU 被解放了， DMA 所使用的 缓存 资源可不能也随之解放呀，只能等发送完毕后才能释放。所以最简单的方法是在 缓存 前面加一个 static 。

那么为什么查询不会出问题呢？查询是把所有缓存中的数据发送出去后，才会离开当前函数，这样局部变量始终存在，也就不会有问题了，不像 DMA 一样扔到缓存里面就溜之大吉，局部变量也随之溜了。

但是，还有一种特殊的局部变量，也能达到全局的效果。这就是操作系统中的主函数的局部变量。

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

因为任务一般会被死循环包含，永不退出（前提条件），所以这里的局部变量也就不会被释放掉，所以有些情况下，为了更好的使用资源，会采用这种方式。

好了，今天的分享到此结束，有收获的话，记得三连支持一波呦！

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