STM32G4 DMA的使用（寄存器开发）

Vice Versa XL2024-07-11 15:19

下面以STM32G474为例，使用DMA来存储USART1的接收数据。

1. 查看硬件支持

首先查看要使用的DMA支持的通道数，在手册中有如下说明。

根据上图可以看到，对于不同的设备类型有不同的DMA通道数量。设备类型分类如下图所示。

我使用的是STM32G474因此是属于Category 3，也就是说，DMA1有8个通道，DMA2也有8个通道。

2. DMA框图

由上图可以看到，DMA请求是通过 DMA_MUX 过来的，然后通过仲裁器对来的请求源进行仲裁，根据优先级来确定先处理那些请求，然后再返回DMA_ack。每个DMA有分别有两个接口为 AHB主接口 和 AHB子接口，数据由子接口传递到主接口。

3. DMA_MUX（DMA矩阵）

跟GPIO矩阵一样，DMA也有矩阵，通过矩阵来选择请求源。

框图如下图所示：

3.1 DMA requests from peripherals 外设请求源

左侧 DMA requests from peripherals 是外设请求源，在 DMAMUX_CxCR中配置 DMAREQ_ID[6:0] 进行选择，其映射表如下表所示。

如：我要将DMA_MUX的ch0选择USART1_RX为DMA请求输出，则应该将 DMAMUX_C0CR 的 DMAREQ_ID 配置为24（上表USART1_RX映射为24）。

3.2 DMA请求生成器

在DMA_MUX框图的左侧有一个 DMA请求生成器，可通过外部信号或者其他信号来触发 DMA请求生成器 来产生DMA请求给DMA_MUX选择。

我认为可以这么理解：

  • 外设过来的信号直接到DMA_MUX的叫DMA请求
  • 外部引脚或者一些其他信号 要通过 DMA请求生成器 来生成DMA请求的（生成后传递给DMA_MUX），触发DMA请求生成器的信号叫 触发信号

G474的有4个DMA触发生成器（在3.1章节中映射表的前4个请求源就是由 DMA请求生成器 生成的DMA请求源），通过DMAMUX_RGxCR寄存器配置选择触发源。

因为我没有使用外部触发功能，因此没有做测试，大概的思路应该是这样的，因此对DMA请求生成器不做过多介绍，如有错误欢迎讨论。

3.3 同步功能

同步功能可以认为是门控，当 DMAMUX_CxCR 中的 SE 置位，代表同步功能有效，当检测到同步信号有效，则会将请求源的信号传递给框图末端的 DMA request out，即 请求 给了 DMA 。
因为我没有使用DMA同步功能，因此没有做测试，大概的思路应该是这样的，如有错误欢迎讨论。

3.4 输出信号

框图右侧有两种输出信号，一个就是DMA请求输出信号，另一个是DMA事件信号。

DMA_MUX请求输出信号与DMA通道一 一对应，即：

DMA_MUX通道 DMA通道
DMAMUX1_Channel0 DMA1_Channel1
DMAMUX1_Channel1 DMA1_Channel2
DMAMUX1_Channel2 DMA1_Channel3
DMAMUX1_Channel3 DMA1_Channel4
DMAMUX1_Channel4 DMA1_Channel5
DMAMUX1_Channel5 DMA1_Channel6
DMAMUX1_Channel6 DMA1_Channel7
DMAMUX1_Channel7 DMA1_Channel8
DMAMUX1_Channel8 DMA2_Channel1
DMAMUX1_Channel9 DMA2_Channel2
DMAMUX1_Channel10 DMA2_Channel3
DMAMUX1_Channel11 DMA2_Channel4
DMAMUX1_Channel12 DMA2_Channel5
DMAMUX1_Channel13 DMA2_Channel6
DMAMUX1_Channel14 DMA2_Channel7
DMAMUX1_Channel15 DMA2_Channel8

由于没有使用事件，因此也不介绍，其大概也就是置位标志位，或者几个请求后置位标志位或者中断，因为不使用，因此不介绍。

3.5 DMA_MUX中断

DMAMUX的中断都是 生成器 或者 同步模式 的，我没用，因此不管。

4.DMA的使用

4.1 DMA的配置步骤

DMA通道配置步骤

根据以下顺序配置DMA通道：

  1. 配置外设寄存器地址在 DMA_CPARx寄存器
  2. 配置内存地址在DMA_CMARx寄存器
  3. 配置传输数据数量在DMA_CNDTRx寄存器
  4. 在DMA_CCRx寄存器中配置以下参数：
    • 通道优先级
    • 数据传输方向
    • 循环模式
    • 外设地址 和 内存地址 增长模式
    • 外设 和 内存 数据格式大小
    • 中断使能一半 和/或 完全传输 和/或传输错误

4.2 配置示例

以 USART1 外设为例，将 USART1 的 RDR 数据（接收数据，波特率38400）通过 DMA2_CH2 存储到 RX_Buffer 变量中，详细代码如下。

4.2.1 USART1 初始化配置

c 复制代码 
#define USART1_SendByte(byte)					USART1->TDR = byte

#define USART1_EnableReceive()					USART1->CR1 |= USART_CR1_RE;
#define USART1_DisableReceive()					USART1->CR1 &= ~(USART_CR1_RXNEIE | USART_CR1_RE)

#define USART1_EnableSend()						USART1->CR1 |= USART_CR1_TE;\
												USART1->CR1 |= (USART_CR1_TXEIE | USART_CR1_TCIE)
#define USART1_DisableSend()					USART1->CR1 &= ~(USART_CR1_TXEIE | USART_CR1_TE | USART_CR1_TCIE)
#define USART1_DisableTXEInt()					USART1->CR1 &= ~USART_CR1_TXEIE

void USART1_Function_Init(void)
{
/*
在RCC_CFGR寄存器中配置USART时钟源fCK
当前配置为SYSCLK 168MHz
*/
	//步骤1  配置CR1寄存器的M标志位，即配置数据长度
	USART1->CR1 = (USART1->CR1 & 0x00000000)
					// |USART_CR1_RXFFIE			//bit31：RXFIFO Full interrupt enable
					// |USART_CR1_TXFEIE			//bit30：TXFIFO empty interrupt enable
					// |USART_CR1_FIFOEN			//bit29：FIFO mode enable
					// |USART_CR1_M1				//bit28：【00|1起始位，8数据位】【01|1起始位，9数据位】【10|1起始位，7数据位】
					// |USART_CR1_EOBIE			//bit27：【1|EOBF标志位中断使能】
					// |USART_CR1_RTOIE			//bit26：【1|RTOF标志位中断使能】
					// |(0 << USART_CR1_DEAT_Pos)				//bit[25:21]：DE时间
					// |(0 << USART_CR1_DEDT_Pos)				//bit[20:16]：DE时间
					// |USART_CR1_OVER8			//bit15：【0|过采样/16】【1|过采样/8】
					// |USART_CR1_CMIE				//bit14：字符匹配中断使能（CMF标志位）
					// |USART_CR1_MME				//bit13：静音模式使能【0|一直活动】【1|静音模式】配合WAKE唤醒
					// |USART_CR1_M0				//bit12：【00|1起始位，8数据位】【01|1起始位，9数据位】【10|1起始位，7数据位】
					// |USART_CR1_WAKE				//bit11：唤醒方法配置【0|空闲总线唤醒】【1|地址唤醒】
					// |USART_CR1_PCE				//bit10：奇偶校验使能
					// |USART_CR1_PS				//bit09：【0|偶校验】【1|奇校验】
					// |USART_CR1_PEIE				//bit08：PE中断使能位
					// |USART_CR1_TXEIE			//bit07：TXE中断使能位
					// |USART_CR1_TCIE				//bit06：TC中断使能位
					// |USART_CR1_RXNEIE			//bit05：RXNE/ORE中断使能位
					// |USART_CR1_IDLEIE			//bit04：IDLE中断使能位
					// |USART_CR1_TE				//bit03：发送使能
					// |USART_CR1_RE				//bit02：接收使能
					// |USART_CR1_UESM				//bit01：【0|USART不能在停止模式唤醒】【1|当配置USART的RCC时钟，可以在停止模式被唤醒】
					// |USART_CR1_UE				//bit00：使能USART模块
					;
	
	//步骤2 设置波特率（16bit）
	USART1->BRR = 4375;			//bit[15:4]：USARTDIV[15:4]//168000000/38400 = 4375
								//bit[3:0]：【OVER8=0| USARTDIV[3:0]】【OVER8=1| USARTDIV[3:0]右移1位，此时BIT3必须为0】
	
	//步骤3 配置停止位长度
	USART1->CR2 = (USART1->CR2 & 0x00000086)
					// |(0x00 << USART_CR2_ADD_Pos)				//bit[31:24]：地址匹配或者数据匹配的数据
					// |USART_CR2_RTOEN			//bit23：接收超时使能
					// |USART_CR2_ABRMODE_1		//bit[22:21]：【00|起始位检测】【01|start->10检测】
					// |USART_CR2_ABRMODE_0		//自动波特率检测	【10|0x7f检测】【11|0x55检测】
					// |USART_CR2_ABREN			//bit20：自动波特率检测使能【0|禁止】【1|使能】
					// |USART_CR2_MSBFIRST			//bit19：【0|先发送低位】【1|先发送高位】
					// |USART_CR2_DATAINV			//bit18：【0|正常】【1|二进制取反（1对应低电平）】
					// |USART_CR2_TXINV			//bit17：【0|正常（VDD为空闲）】【1|TX引脚认为VDD为忙，GND为空闲】
					// |USART_CR2_RXINV			//bit16：【0|正常（VDD为空闲）】【1|RX引脚认为VDD为忙，GND为空闲】
					// |USART_CR2_SWAP				//bit15：【0|正常】【1|TX和RX引脚功能调换】
					// |USART_CR2_LINEN			//bit14：LIN总线使能
					// |USART_CR2_STOP_1			//bit[13:12]：【00|1停止位】【01|0.5停止位】
					// |USART_CR2_STOP_0			//停止位选择	【10|2停止位】【11|1.5停止位】
					// |USART_CR2_CLKEN			//bit11：CK引脚使能标志位
					// |USART_CR2_CPOL				//bit10：【0|低值稳定】【1|高值稳定】
					// |USART_CR2_CPHA 			//bit09：【第一个时钟沿发送或接受数据】【第二个时钟沿发送或接受数据】
					// |USART_CR2_LBCL				//bit08：【0|最后一个数据位的时钟脉冲不输出到CK引脚】【1|最后一个数据位的时钟脉冲输出到CK引脚】
					// |USART_CR2_LBDIE			//bit06：LBDF标志位中断使能
					// |USART_CR2_LBDL				//bit05：该位用于在 11 位或 10 位中断检测之间进行选择。【0|10位断点检测】【1|11位断点检测】
					// |USART_CR2_ADDM7			//bit04：【0|4位地址检测】【1|7位地址检测】
					// |USART_CR2_DIS_NSS			//bit03：0: SPI slave selection depends on NSS input pin. 1: SPI slave is always selected and NSS input pin is ignored.
					// |USART_CR2_SLVEN			//bit00：Synchronous Slave mode enable
					;

	//步骤4 通过置位CR1的UE标志位使能USART模块
	USART1->CR1 |= USART_CR1_UE;

	//步骤5 配置DMA
	USART1->CR3 = (USART1->CR3 & 0x00010000)
					// |(0 << USART_CR3_TXFTCFG_Pos)	//bit[29:31]：
					// 									// 000:TXFIFO reaches 1/8 of its depth
					// 									// 001:TXFIFO reaches 1/4 of its depth
					// 									// 010:TXFIFO reaches 1/2 of its depth
					// 									// 011:TXFIFO reaches 3/4 of its depth
					// 									// 100:TXFIFO reaches 7/8 of its depth
					// 									// 101:TXFIFO becomes empty
					// |USART_CR3_RXFTIE				//bit28：RXFIFO阈值中断启用
					// |(0 << USART_CR3_RXFTCFG_Pos)	//bit[25:27]：
					// 									// 000:Receive FIFO reaches 1/8 of its depth
					// 									// 001:Receive FIFO reaches 1/4 of its depth
					// 									// 010:Receive FIFO reaches 1/2 of its depth
					// 									// 011:Receive FIFO reaches 3/4 of its depth
					// 									// 100:Receive FIFO reaches 7/8 of its depth
					// 									// 101:Receive FIFO becomes full
					// 									// Remaining combinations: Reserved
					// |USART_CR3_TCBGTIE				//bit24：传输完成，中断启用
					// |USART_CR3_TXFTIE				//bit23：TXFIFO阈值中断启用
					// |USART_CR3_WUFIE				//bit22：WUF标志位中断使能（停止模式唤醒）
					// |USART_CR3_WUS_1				//bit[21:20]：【00|当地址相同置位】【01|Reserve】
					// |USART_CR3_WUS_0				//唤醒停止中断标志位选择【WUF在起始位置位】【WUF在RXNE置位】
					// |USART_CR3_SCARCNT				//bit[19:17]：智能卡自动重复计数
					// |USART_CR3_DEP					//bit15：【0|DE信号高电平有效】【1|DE信号低电平有效】Driver Enable -> DE
					// |USART_CR3_DEM					//bit14：【0|DE信号禁止】【1|DE信号使能】
					// |USART_CR3_DDRE					//bit13：接收错误时禁止DMA【0|接收错误后仅置位标志位，不禁止DMA】【1|接收错误后禁止DMA】
					// |USART_CR3_OVRDIS				//bit12：【0|溢出后，置位ORE】【1|溢出后不置位ORE】
					// |USART_CR3_ONEBIT				//bit11：【0|3bit采样法】【1|1bit采样法】
					// |USART_CR3_CTSIE				//bit10：CTS中断使能
					// |USART_CR3_CTSE					//bit09：CTS使能
					// |USART_CR3_RTSE					//bit08：RTS使能
					// |USART_CR3_DMAT					//bit07：DMA使能发送
					|USART_CR3_DMAR					//bit06：DMA使能接收
					// |USART_CR3_SCEN					//bit05：智能卡模式使能【1|使能】
					// |USART_CR3_NACK					//bit04：【0|就校验错误NACK不传输】【1|奇偶校验错误NACK传输】
					// |USART_CR3_HDSEL				//bit03：单线半双工模式选择【1|半双工模式】
					// |USART_CR3_IRLP					//bit02：【1|IrDA低功耗模式】
					// |USART_CR3_IREN					//bit01：【1|IrDA模式使能】
					// |USART_CR3_EIE					//bit00：错误中断使能标志位
					;


	USART1->GTPR = 0x0000
					// |(0 << 8)					//bit[15:8]：Guard Time 守护时间	GT[7:0]
					// |0x00						//bit[7:0]：分频值（page946）		PSC[7:0]
					;

	USART1->RTOR = 0x00000000
					// |(0 << 24)					//bit[31:24]：块长度
					// |0x000000					//bit[23:0]：接收超时值
					;

	USART1->RQR = (USART1->RQR & 0xffffffe0)
					// |USART_RQR_TXFRQ			//bit04：发送数据刷新请求，置位TXE
					// |USART_RQR_RXFRQ			//bit03：接收数据刷新请求，清除RXNE
					// |USART_RQR_MMRQ				//bit02：静音模式刷新请求，置位RWU，同时USART进入静音模式
					// |USART_RQR_SBKRQ			//bit01：截止请求，置位SBKF
					// |USART_RQR_ABRRQ			//bit00：自动模特率请求，置位ABRF标志位
					;

	// USART1->ISR = 
	// USART_ISR_REACK				//bit22：接收标志
	// |USART_ISR_TEACK			//bit21：发送标志
	// |USART_ISR_WUF				//bit20：停止模式唤醒标志
	// |USART_ISR_RWU				//bit19：静音模式唤醒标志
	// |USART_ISR_SBKF				//bit18：发送截止标志
	// |USART_ISR_CMF				//bit17：ADD字符匹配标志
	// |USART_ISR_BUSY				//bit16：忙标志
	// |USART_ISR_ABRF				//bit15：自动波特率错误标志
	// |USART_ISR_ABRE				//bit14：自动波特率状态错误标志

	// |USART_ISR_EOBF				//bit12：块结束标志
	// |USART_ISR_RTOF				//bit11：接收超时标志
	// |USART_ISR_CTS				//bit10：CTS标志
	// |USART_ISR_CTSIF			//bit09：CTS中断标志
	// |USART_ISR_LBD				//bit08：LIN截止侦查标志
	// |USART_ISR_TXE				//bit07：发送数据寄存器空标志
	// |USART_ISR_TC				//bit06：发送完成标志
	// |USART_ISR_RXNE				//bit05：读数据寄存器不空标志
	// |USART_ISR_IDLE				//bit04：总线空标志
	// |USART_ISR_ORE				//bit03：溢出标志
	// |USART_ISR_NE				//bit02：起始位检测标志
	// |USART_ISR_FE				//bit01：帧错误标志
	// |USART_ISR_PE				//bit00：校验错误标志

	USART1->ICR = (USART1->ICR & 0xffede4a0)
					// |USART_ICR_WUCF					//bit20：写1清除标志位
					// |USART_ICR_CMCF					//bit17：写1清除标志位
					// |USART_ICR_EOBCF				//bit12：写1清除标志位
					// |USART_ICR_RTOCF				//bit11：写1清除标志位
					// |USART_ICR_CTSCF				//bit09：写1清除标志位
					// |USART_ICR_LBDCF				//bit08：写1清除标志位
					// |USART_ICR_TCCF					//bit06：写1清除标志位
					// |USART_ICR_ORECF				//bit04：写1清除标志位
					// |USART_ICR_IDLECF				//bit03：写1清除标志位
					// |USART_ICR_NCF					//bit02：写1清除标志位
					// |USART_ICR_FECF					//bit01：写1清除标志位
					// |USART_ICR_PECF					//bit00：写1清除标志位
					;

	// USART1->RDR
	// USART1->TDR

	//步骤6 置位CR1寄存器的RE标志位，RX开始寻找起始帧。
	USART1_EnableReceive();
}

4.2.2 RX_Buffer变量声明

c 复制代码 
#define RS232_RXBUFFER_SIZE			128
typedef struct RS232_Var_Str
{
	char				RX_Buffer[RS232_RXBUFFER_SIZE];
}RS232_Var_Struct;
extern RS232_Var_Struct RS232_Var;

4.2.3 DMA初始化

这里我使用DMA2的CH2，对应DMA_MUX是CH9

（DMA1占用8个DMA_MUX通道，DMA2占用8个DMA_MUX通道，DMA_MUX通道是从0开始，因此排到DMA2的CH2就是DMA_MUX的CH9）

DMA通道配置步骤

根据以下顺序配置DMA通道：

  1. 配置外设寄存器地址在 DMA_CPARx寄存器
  2. 配置内存地址在DMA_CMARx寄存器
  3. 配置传输数据数量在DMA_CNDTRx寄存器
  4. 在DMA_CCRx寄存器中配置以下参数：
    • 通道优先级
    • 数据传输方向
    • 循环模式
    • 外设地址 和 内存地址 增长模式
    • 外设 和 内存 数据格式大小
    • 中断使能一半 和/或 完全传输 和/或传输错误
c 复制代码 
void DMA_Function_Init(void)
{
	DMA2_Channel2->CCR &= ~DMA_CCR_EN;							//步骤0：禁止使能DMA，准备配置
	DMA2_Channel2->CPAR = (uint32_t)(&USART1->RDR);				//步骤1：配置外设地址
	DMA2_Channel2->CMAR = (uint32_t)(&RS232_Var.RX_Buffer[0]);	//步骤2：配置内存地址
	DMA2_Channel2->CNDTR = RS232_RXBUFFER_SIZE;					//步骤3：传输数据数量 这里配置128个，也就是Rx_Buffer的大小
	//步骤4： 在DMA_CCRx寄存器中配置需要的参数
	DMA2_Channel2->CCR =	0x00000000
							// |DMA_CCR_MEM2MEM			// Bit14: memory-to-memory mode	【1: enabled】
							|(0 << DMA_CCR_PL_Pos)		// Bit[13:12]: 优先级配置。【00: low  01: medium  10: high  11: very high】
							|(0 << DMA_CCR_MSIZE_Pos)	// Bit[11:10]: 内存地址对应大小 size【00: 8 bits  01: 16 bits  10: 32 bits  11: reserved】
							|(0 << DMA_CCR_PSIZE_Pos)	// Bit[09:08]: 外设地址对应大小 size【00: 8 bits  01: 16 bits  10: 32 bits  11: reserved】
							|DMA_CCR_MINC				// Bit07: 内存指针自加【1: enabled】（由于想法是USART接收到1字节，就存到Rxbuffer中，因此需要对内存地址自加）
							// |DMA_CCR_PINC			// Bit06: 外设指针自加【1: enabled】
							|DMA_CCR_CIRC				// Bit05: 循环模式【1: enabled】使能后当传输数量达到，CNDTR变成0后，自动重装CNDTR寄存器，重新使能DMA
							// |DMA_CCR_DIR				// Bit04: 数据传输方向 【0:外设->内存】【1:内存->外设】
							// |DMA_CCR_TEIE			// Bit03: transfer error interrupt enable
							// |DMA_CCR_HTIE			// Bit02: half transfer interrupt enable
							// |DMA_CCR_TCIE			// Bit01: transfer complete interrupt enable（就是CNDTR变成0后，如果置位该位会触发中断）
							// |DMA_CCR_EN				// Bit00: DMA使能
							;
	//步骤x：配置DMA源矩阵，DMA2的通道2对应DMA_MUX的通道9（DMA1占用8个DMA_MUX通道，DMA2占用8个DMA_MUX通道，DMA_MUX通道是从0开始，因此排到DMA2的CH2就是DMA_MUX的CH9）
	//对于MUX通道的介绍在下面
	DMAMUX1_Channel9->CCR = (24 << DMAMUX_CxCR_DMAREQ_ID_Pos) | (0 << DMAMUX_CxCR_NBREQ_Pos) | (0 << DMAMUX_CxCR_SYNC_ID_Pos);
	DMA2_Channel2->CCR |= DMA_CCR_EN;					//步骤5：使能DMA
}

至此，USART1接收的数据就可以通过DMA存储到 RS232_Var.RX_Buffer 变量中去了。

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