单片机DMA原理及应用详解(上篇)(附工程源码)

这篇文章详细介绍单片机的DMA原理和应用范例。希望我的分享能给你带来不一样的收获!

目录

一、DMA简介

二、DMA原理

三、DMA中断

[1. DMA中断的工作原理](#1. DMA中断的工作原理)

[2. DMA中断的优点](#2. DMA中断的优点)

[3. DMA中断的配置和处理](#3. DMA中断的配置和处理)

[4. 应用场景](#4. 应用场景)

四、结语


一、DMA简介

**1、DMA(Direct Memory Access)**允许外设直接与内存交换数据,而无需CPU干预。**它通过设置一个控制器,来管理数据传输,**减少CPU负担。

2、基本原理包括:设置DMA通道、配置传输参数(如源地址、目标地址、数据大小),然后启动传输。一旦数据传输完成,DMA会产生一个中断信号通知CPU。

3、应用场景包括高速数据采集、音频处理、图像传输等。在编程实现中,需要配置DMA控制器的寄存器,设定传输模式(如内存到内存、外设到内存)以及处理DMA完成中断。


二、DMA原理

下面以STM32单片机为例来介绍:

STM32最多有2个DMA控制器,2个DMA控制器总共有16个数据流(每个控制器8个)。每个DMA控制器都用于管理一个或者多个外设的存储器访问请求。每个数据流总共可以有多达8个通道(或请求),每个通道都有一个仲裁器,用于处理DMA请求间的优先级。

DMA框图

DMA数据流

DMA事务

DMA_SxCR寄存器

1、外设到存储器模式

2、存储器到外设模式

3、存储器到存储器模式

4、仲裁器

DMA_SxCR寄存器


5、指针递增

DMA_SxCR寄存器

6、循环模式

DMA_SxCR寄存器

7、可编程数据宽度、封装/解封、字节序

8、单次传输和突发传输

9、双缓冲区模式

三、DMA中断

DMA中断(Direct Memory Access Interrupt)是DMA(直接存储器访问)控制器在完成数据传输时产生的一种中断信号。它用于通知CPU数据传输操作已经完成,可以进行后续处理或进行其他操作。下面是关于DMA中断的一些详细信息:

1. DMA中断的工作原理

  • 初始化DMA传输:CPU配置DMA控制器,包括设置源地址、目标地址、数据传输方向、传输数据量等参数,并启用DMA通道。

  • 开始传输:一旦配置完成,DMA控制器会开始数据传输。此时,数据从源地址传输到目标地址,DMA控制器管理这个过程。

  • 数据传输完成:当DMA控制器完成数据传输后,它会向CPU发出一个中断请求信号。这个信号会触发CPU的中断处理机制。

  • 中断处理:CPU响应DMA中断,执行相应的中断服务程序(ISR)。这个程序可以处理数据传输后的任务,例如数据处理、状态更新、错误处理等。

2. DMA中断的优点

  • 减少CPU负担:DMA中断可以减少CPU直接处理数据传输的负担,使CPU可以专注于其他任务。

  • 提高效率:数据传输不需要CPU的持续干预,因此可以提高系统的整体效率,尤其在处理大量数据时。

  • 响应及时:DMA中断确保数据传输完成后,CPU可以立即响应,避免数据丢失或延迟。

3. DMA中断的配置和处理

在单片机或微控制器中,配置DMA中断通常涉及以下步骤:

  1. 配置DMA通道:设置DMA控制器的寄存器,包括源地址、目标地址、数据传输模式(如内存到内存、外设到内存等)。

  2. 启用DMA中断:设置DMA控制器的中断使能位,允许DMA中断产生。

  3. 编写中断服务程序(ISR):在中断向量表中定义DMA中断服务程序。这个程序会在DMA传输完成后被执行,进行后续的数据处理或其他操作。

  4. 中断优先级和处理:配置中断优先级(如果适用)和处理中断的逻辑,以确保系统稳定运行。

4. 应用场景

  • 高速数据传输:例如,从ADC(模数转换器)读取数据并存储到内存中。

  • 实时系统:在需要快速响应外设数据的应用中,DMA中断能确保及时处理数据。

  • 多媒体处理:音频和视频数据的实时处理和传输。

四、结语

关于DMA的工作原理就介绍到这里了,下一篇文章将介绍DMA的实战编程及程序讲解。

单片机DMA原理及应用详解(下篇)(附工程源码)-CSDN博客

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