MCAL CddUart模块调用异步接收/发送函数时间过长优化方案

RuiXu

问题背景

在CddUart模块中使用DMA的方式进行异步通信时，调用异步函数的API单次用时达30us，对于串口调用效率有较高的需求时，API调用时间过长。

问题原因

经测试发现，CddUart 在每次调用异步收发函数时，均通过 CddDma_SetLogicChannelTransfer 对 DMA 通道进行完整配置。CddDma_SetLogicChannelTransfer 调用链路如下：

CddDma_SetLogicChannelTransfer()
  └── Dma_Lld_SetChannelTransfer()
        └── Dma_Lld_PushConfigToReg()     // 写入全部 CTS 寄存器
              ├── DMA_CTSSetEngineStall()        // CSR
              ├── DMA_CTSSetSrcAddr()            // SADDR
              ├── DMA_CTSSetDestAddr()           // DADDR
              ├── DMA_CTSSetAttribute()          // TCR
              ├── DMA_CTSSetSrcOffset()          // SOFF
              ├── DMA_CTSSetDestOffset()         // DOFF
              ├── DMA_CTSSetSrcLastAdjust()      // STO
              ├── DMA_CTSSetDestLastAdjust / RAM reload  // DTO_RLD
              ├── DMA_SetErrorIntCmd()           // CHEIE
              ├── DMA_CTSSetMajorCompleteIntCmd() // CSR
              ├── DMA_CTSSetSrcMinorLoopOffsetCmd() // BCNT.LOEN
              ├── DMA_CTSSetDstMinorLoopOffsetCmd() // BCNT.LOEN
              ├── DMA_CTSSetTransferLoopOffset() // BCNT.LOEN
              ├── DMA_CTSSetNbytes()             // BCNT
              ├── DMA_CTSSetChannelLoopLink()    // TCNTRV/TCNT
              ├── DMA_CTSSetChannelTriggerLink() // CSR
              ├── DMA_CTSSetTriggerCount()       // TCNTRV/TCNT
              └── DMA_DisDmaReqAfterCTSDoneCmd() // CSR

每次发送/接收都重写全部 DMA 寄存器，但其中大部分参数在整个生命周期中保持不变。
使用CddDma_SetLogicChannelTransfer 优点在于与CddDma模块保持统一管理，可移植性变高，且遵循AUTOSAR的架构。但缺点是太多冗余代码，且CddDma_SetLogicChannelTransfer 函数内部有很多子函数跳转，这是消耗时间的主要原因。

优化方案

每次调用异步收发函数时，不再调用CddDma_SetLogicChannelTransfer ，而是通过直接修改寄存器的方式修改需要改变的参数。
将 DMA 配置拆分为两个阶段：

Install（初始化阶段）：在 LinFlexD_Lld_Init 中调用CddDma_SetLogicChannelTransfer ，完成全部 DMA 寄存器的一次性配置。
Update（运行时阶段）：在每次收发时，仅通过直接寄存器写入更新变化参数。

优化前后对比

优化前：

static CddUart_StatusType LinFlexD_Lld_StartSendUsingDma(...)
{
    TxDmaTransferConfig = *DmaChannelTransferConfigArray[...]; // 拷贝模板

    UartState->TxBuff = TxBuff;
    UartState->TxSize = TxSize;
    // ...

    if (/* 8-bit */) {
        SchM_Enter_...();
        TxDmaTransferConfig.SrcTransferSize = ...;  // 冗余
        TxDmaTransferConfig.DestTransferSize = ...; // 冗余
        TxDmaTransferConfig.SrcOffset = ...;        // 冗余
        TxDmaTransferConfig.DestOffset = ...;       // 冗余
        TxDmaTransferConfig.TransferLoopByteCount = ...; // 冗余
#if YTM32
        // Dummy 通道全量重配（冗余）
        DummyDmaTransferConfig.SrcTransferSize = ...;
        // ... 约 15 行冗余代码 ...
        CddDma_SetLogicChannelTransfer(DummyChannel, ...);
#endif
        SchM_Exit_...();
        CddDma_SetLogicChannelTransfer(TxChannel, // 写入全部寄存器
            TxBuff, &Base->DATA.DATA8[0], &TxDmaTransferConfig);
    }
    // else 16-bit 同理 ...

    CddDma_InstallCallback(...);     // 每次重新注册回调（冗余）
    CddDma_InstallErrorCallback(...);
    CddDma_StartChannel(...);
    // ...
}

优化后：

static CddUart_StatusType LinFlexD_Lld_StartSendUsingDma(...)
{
    volatile DMA_Type *DmaBase = DMA0;
    uint8 TxCh = (uint8)UartState->TxDMAChannel;
    uint32 TriggerCount;

    UartState->TxBuff = TxBuff;
    UartState->TxSize = TxSize;
    // ...

    if (/* 8-bit */) {
        TriggerCount = TxSize / (1U << DMA_TRANSFER_SIZE_1_BYTE);
        SchM_Enter_...();
        DmaBase->CTS[TxCh].SADDR = (uint32)TxBuff;  // ← 直接写 SADDR
        LinFlexD_Lld_SetDmaTriggerCount(DmaBase, TxCh, TriggerCount); // ← 直接写 TCNTRV/TCNT
#if YTM32
        LinFlexD_Lld_SetDmaTriggerCount(DmaBase, DummyChannel, TriggerCount);
#endif
        SchM_Exit_...();
    }
    // else 16-bit 同理 ...

    CddDma_StartChannel(TxChannel);
    // 使能发送器 ...
}

优化结果

优化后单次调用异步收发API从原来的30us降为10us。

附上代码

若有需要可直接替换此demo的 CddUart_Lld_LinFlexD.c
适用版本： YTM32B1ME0/YTM32B1MD1 2_3_0
CddUart_WithDma_Demo.zip

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