stm32 DMA - 技术栈

简介

框图

DMA请求

DMA通道

[DMA 数据](#DMA 数据)

简介

CPU根据代码内容执行指令，这些众多指令中，有的用于计算、有的用于控制程序、有的用于转移数据等。其中转移数据的指令，尤其是转移大量数据，会占用大量CPU。如果是把外设A的数据，传给外设B，这种情况其实不需要CPU一直参与，只需在A、 B之间创建个通道，让它们自己传输即可。DMA(Direct Memory Access)直接内存访问，可以大大减轻CPU工作量。这就DMA设计的目的，减少大量数据转移指令消耗CPU， DMA专注数据转移， CPU专注计算、控制。

DMA主要实现将A处的数据直接搬运到B处，场景如下三种：内存到外设、外设到内存、内存到内存。无论是何种方式，都是先设置好DMA的数据源地址、数据目标地址、数据长度。设置好后，启动DMA就可以自动的把数据从源地址依次传输到目标地址。

框图

STM32F1系列有两个DMA控制器，其中DMA2仅存在于大容量产品中。 DMA1有7个通道， DMA2有5个通道，总计12个通道。这里的通道可以理解为传输数据的一种管道。

DMA请求

外设想通过DMA传输数据，需要先向DMA控制器发送请求。外设向DMA控制器发送请求后， DMA控制器根据通道优先级依次处理请求，控制器会给外设一个应答信号，当外设应答后且 DMA 控制器收到应答信号之后，就会启动 DMA 的传输，直到传输完毕

DMA 有 DMA1 和 DMA2 两个控制器， DMA1 有 7 个通道， DMA2 有 5 个通道，不同的 DMA 控制器的通道对应着不同的外设请求

DMA通道

不同的外设，向不同DMA的不同通道发送请求。比如ADC1想使用DMA，应向DMA1的通道1发送请求。 DMA1的通道1，可以接收多个外设的请求（ ADC1、 TIM2_CH3、TIM4_CH1），但同一时间只能接收一个

DMA优先级

当多个DMA通道，同时发来请求时，这个就由仲裁器管理。仲裁器管理 DMA 通道请求分为两个阶段。第一阶段属于软件阶段，获取软件配置DMA_CCRx寄存器设置的优先级，有 4 个等级：非常高，高，中和低四个优先级依次响应。第二阶段属于硬件阶段，当软件配置优先级相同时，硬件优先级高的（通道编号小的）优先响应。DMA1 控制器拥有高于 DMA2 控制器的优先级。

DMA 数据

外设到存储器

比如ADC 采集配置，DMA 外设寄存器的地址对应的就是 ADC数据寄存器的地址， DMA 存储器的地址就是我们自定义的变量（用来接收存储 AD 采集的数据）的地址。方向设置外设为源地址。

存储器到外设

比如串口向电脑端发送数据，DMA 外设寄存器的地址对应的就是串口数据寄存器的地址， DMA 存储器的地址就是我们自定义的变量（相当于一个缓冲区，用来存储通过串口发送到电脑的数据）的地址。方向设置外设为目标地址。

存储器到存储器

比如内部 FLASH 向内部 SRAM 复制数据，DMA 外设寄存器的地址对应的就是内部 FLASH（把内部 FALSH 当作外设来看）的地址， DMA存储器的地址就是我们自定义的变量（相当于一个缓冲区，用来存储来自内部 FLASH 的数据）的地址。方向我们设置外设（即内部FLASH）为源地址。跟上面不一样的是，这里需要把DMA_CCR 位 14： MEM2MEM：存储器到存储器模式配置为 1，启动 M2M 模式

传多少，单位是什么

一个 32 位的寄存器，DMA一次可传输的最多65536个数据，要想数据传输正确，源和目标地址存储的数据宽度还必须一致，如串口数据寄存器是 8 位的，所以要发送的数据也必须是 8 位。

数据要想有条不紊的从一个地方搬到另外一个地方，还必须正确设置两边数据指针的增量模式。以串口向电脑发送数据为例，要发送的数据很多，每发送完一个，那么存储器的地址指针就应该加 1，而串口数据寄存器只有一个，那么外设的地址指针就固定不变。具体的数据指针的增量模式由实际情况决定

传输完成

DMA在传输过程中会产生3个传输标志：半完成标志（ Half Transfer， HT）、完成标志（ Transfer Complete， TC）和错误标志（ Transfer Error， TE）。数据什么时候传输完成，可以通过查询标志位或者通过中断的方式来鉴别

每个标志会产生对应的中断信号，如果使能了三种类型的中断后，则会产生中断。假如有N个数据待DMA传输，设置到原地址和目的地址后，当收到一个传输请求DMA就会从原地址取出一个数据传输到目的地址，如果地址是外设则地址保持不变，若地址是内存则传输完一个数据之后地址自增一个数据单位。在传输过程中如果发生意外错误则会产生一个错误中断信号，当传输完成一半则会产生半传输完成中断，当全部数据都传输完成则会产生一个传输完成中断。

hal库代码

DMA_HandleTypeDef hdma;
/*标志位*/
__IO uint32_t transferErrorDetected;             
__IO uint32_t transferCompleteDetected;

/*发送缓冲区*/
uint32_t src_buffer[20] ={
                           0x1234, 0x5678, 0x9876, 0x4586, 0xABCD,
                           0x5678, 0xABCD, 0x4586, 0x4586, 0xABCD,
                           0xABCD, 0x5678, 0x4586, 0x9876, 0x1234,
                           0x1234, 0xABCD, 0x9876, 0x5678, 0xABCD,
                            };
/*接收*/
uint32_t dst_buffer[20] = {0};

#if 1
/*如果DMA传输完成且不发生错误，则在此函数将传输完成标志置一*/
static void tranfer_complete(DMA_HandleTypeDef *dma)
{
    transferCompleteDetected=1;
}
/*如果DMA传输过程中发生错误，则在此函数中将传输错误标志置一*/
static void tranfer_error(DMA_HandleTypeDef *dma)
{
    transferErrorDetected=1;
}
#endif

void dma_init(void)
{
    /*使能DMA1时钟*/
    __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
    
    hdma.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_MEMORY;/*内存到内存模式*/
    
    hdma.Init.PeriphInc = DMA_PINC_ENABLE;/*外设地址递增*/
    hdma.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;/*内存地址递增*/
    
    hdma.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_WORD;/*外设数据以字对齐*/
    hdma.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_WORD;/*内存数据以字对齐*/
    
    hdma.Init.Mode = DMA_NORMAL;/*正常传输模式，传输一次*/
    hdma.Init.Priority = DMA_PRIORITY_VERY_HIGH;/*传输优先级非常高*/
    hdma.Instance = DMA1_Channel1;/*选择DMA通道1*/
    /*初始化配置*/
    HAL_DMA_Init(&hdma);
#if 1
    /*注册传输完成和传输错误回调函数*/
    HAL_DMA_RegisterCallback(&hdma, HAL_DMA_XFER_CPLT_CB_ID,tranfer_complete);/*传输完成的回调函数 ID*/
    HAL_DMA_RegisterCallback(&hdma, HAL_DMA_XFER_ERROR_CB_ID, tranfer_error);

    /*DMA中断优先级*/
    HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn , 0 , 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn);
#endif
   
}

#if 1
/*DMA1通道1中断的中断处理函数*/
void DMA1_Channel1_IRQHandler(void)
{
    HAL_DMA_IRQHandler(&hdma);
}

/*初始化 DMA_Channel1，配置为内存-内存模式，每次搬移一个 word 即 4bytes*/
void dma_start(uint32_t *SrcAddress, uint32_t *DstAddress, uint16_t DataLength)
{
    HAL_DMA_Start_IT(&hdma,(uint32_t)SrcAddress,(uint32_t)DstAddress,DataLength);
}
#endif

标准库代码

/*时钟使能的dma*/
#define CLK_DMAx                RCC_AHBPeriph_DMA1
/*串口对应的DMA请求通道*/
#define USART_TX_DMA_CHANNEL    DMA1_Channel4
/*外设接收数据寄存器地址*/
#define USART_DR_ADDRESS        (USART1_BASE+0x04)
/*一次发送的数据量 <65535*/
#define SIZE                 5000

static uint32_t i;
uint8_t send_buf[SIZE];

void uart_dma_init(void)
{
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
    /*开启时钟*/
    RCC_AHBPeriphClockCmd(CLK_DMAx,ENABLE);
    /*设置DMA源地址：串口数据寄存器地址*/
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = USART_DR_ADDRESS;
    /*内存地址,使DMA传输的数据从`send_buf`所指向的内存开始*/
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)send_buf;
    /*方向：内存到外设*/
    DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;
    /*传输大小*/
    DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = SIZE;
    /*外设地址不增*/
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
    /*内存地址只增*/
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
    /*外设数据单位*/
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
    /*内存数据单位,每次传输的数据大小为1字节*/
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
    /*dma模式，一次或循环*/
    DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;/*一次*/
    //DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;/*循环*/
    /*优先级：中*/
    DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;
    /*内存到内存的传输*/
    DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
    
    /*配置DMA通道*/
    DMA_Init(USART_TX_DMA_CHANNEL,&DMA_InitStruct);
    /*使能DMA*/
    DMA_Cmd(USART_TX_DMA_CHANNEL,ENABLE);
    /*使能USART的DMA传输功能，具体传输方向为USART的发送（Tx）方向。*/
    //USART_DMACmd(USARTx,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);
}

/*发送*/
void dma_send(void)
{
    /*填充要发送的数据*/
    for(i=0;i<SIZE;i++)
    {
        send_buf[i] = 'p';
    }
/*开启传输，USARTx表示要配置的USART接口，USART_DMAReq_Tx表示启用发送数据的DMA请求*/
    USART_DMACmd(USARTx,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);
    
}