DMA的主要特征

每個通道都直接連接專用的硬件DMA請求，每個通道都同樣支持軟件觸發(fā)。這些功能通過軟件來配置；

• 在同一個DMA模塊上，多個請求間的優(yōu)先權(quán)可以通過軟件編程設(shè)置（共有四級：很高、高、中等和低），優(yōu)先權(quán)設(shè)置相等時由硬件決定（請求0優(yōu)先于請求1，依此類推）；
• 獨立數(shù)據(jù)源和目標數(shù)據(jù)區(qū)的傳輸寬度（字節(jié)、半字、全字），模擬打包和拆包的過程。源和目標地址必須按數(shù)據(jù)傳輸寬度對齊；
• 支持循環(huán)的緩沖器管理；
• 每個通道都有3個事件標志（DMA半傳輸、DMA傳輸完成和DMA傳輸出錯），這3個事件標志邏輯或成為一個單獨的中斷請求；
• 存儲器和存儲器間的傳輸、外設(shè)和存儲器、存儲器和外設(shè)之間的傳輸；
• 閃存、SRAM、外設(shè)的SRAM、APB1、APB2和AHB外設(shè)均可作為訪問的源和目標；
• 可編程的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)目：最大為65535。

STM32少個DMA資源？

對于大容量的STM32芯片有2個DMA控制器 兩個DMA控制器，DMA1有7個通道，DMA2有5個通道。每個通道都可以配置一些外設(shè)的地址。

①DMA1 controller

DMA工作系統(tǒng)框圖

下面看有與沒有DMA的情況下，ADC采集的數(shù)據(jù)是怎樣存放到SRAM中的？

沒有DMA

1.如果沒有DMA,CPU傳輸數(shù)據(jù)還要以內(nèi)核作為中轉(zhuǎn)站，比如要將ADC采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到到SRAM中，這個過程是這樣的：

內(nèi)核通過DCode經(jīng)過總線矩陣協(xié)調(diào)，從獲取AHB存儲的外設(shè)ADC采集的數(shù)據(jù)，

然后內(nèi)核再通過DCode經(jīng)過總線矩陣協(xié)調(diào)把數(shù)據(jù)存放到內(nèi)存SRAM中。

有DMA傳輸

有DMA的話，

1. DMA傳輸時外設(shè)對DMA控制器發(fā)出請求。
2. DMA控制器收到請求，觸發(fā)DMA工作。
3. DMA控制器從AHB外設(shè)獲取ADC采集的數(shù)據(jù)，存儲到DMA通道中
4. DMA控制器的DMA總線與總線矩陣協(xié)調(diào)，使用AHB把外設(shè)ADC采集的數(shù)據(jù)經(jīng)由DMA通道存放到SRAM中，這個數(shù)據(jù)的傳輸過程中，完全不需要內(nèi)核的參與，也就是不需要CPU的參與，

我們把上面的步驟專業(yè)一點介紹：

在發(fā)生一個事件后，外設(shè)向DMA控制器發(fā)送一個請求信號。DMA控制器根據(jù)通道的優(yōu)先權(quán)處理請求。當DMA控制器開始訪問發(fā)出請求的外設(shè)時，DMA控制器立即發(fā)送給它一個應(yīng)答信號。當從DMA控制器得到應(yīng)答信號時，外設(shè)立即釋放它的請求。一旦外設(shè)釋放了這個請求，DMA控制器同時撤銷應(yīng)答信號。DMA傳輸結(jié)束，如果有更多的請求時，外設(shè)可以啟動下一個周期。

總之，每次DMA傳送由3個操作組成：

• 從外設(shè)數(shù)據(jù)寄存器或者從當前外設(shè)/存儲器地址寄存器指示的存儲器地址取數(shù)據(jù)，第一次傳輸時的開始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器指定的外設(shè)基地址或存儲器單元；
• 存數(shù)據(jù)到外設(shè)數(shù)據(jù)寄存器或者當前外設(shè)/存儲器地址寄存器指示的存儲器地址，第一次傳輸時的開始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器指定的外設(shè)基地址或存儲器單元；
• 執(zhí)行一次DMA_CNDTRx寄存器的遞減操作，該寄存器包含未完成的操作數(shù)目。

DMA傳輸方式

方法1：DMA_Mode_Normal，正常模式，

當一次DMA數(shù)據(jù)傳輸完后，停止DMA傳送 ，也就是只傳輸一次

方法2：DMA_Mode_Circular ，循環(huán)傳輸模式

當傳輸結(jié)束時，硬件自動會將傳輸數(shù)據(jù)量寄存器進行重裝，進行下一輪的數(shù)據(jù)傳輸。也就是多次傳輸模式

仲裁器

仲裁器根據(jù)通道請求的優(yōu)先級來啟動外設(shè)/存儲器的訪問。

優(yōu)先權(quán)管理分2個階段：

軟件：每個通道的優(yōu)先權(quán)可以在DMA_CCRx寄存器中設(shè)置，有4個等級：

• 最高優(yōu)先級
• 高優(yōu)先級
• 中等優(yōu)先級
• 低優(yōu)先級；

硬件：如果2個請求有相同的軟件優(yōu)先級，則較低編號的通道比較高編號的通道有較高的優(yōu)先權(quán)。比如：如果軟件優(yōu)先級相同，通道2優(yōu)先于通道4。

注意：在大容量產(chǎn)品和互聯(lián)型產(chǎn)品中，DMA1控制器擁有高于DMA2控制器的優(yōu)先級。

DMA數(shù)據(jù)流（僅存在于STM32F4 /M4 內(nèi)核上）

在設(shè)置了DMA的通道之后，還要選擇通道對應(yīng)外設(shè)的數(shù)據(jù)流

8 個 DMA 控制器數(shù)據(jù)流都能夠提供源和目標之間的單向傳輸鏈路。每個數(shù)據(jù)流配置后都可以執(zhí)行：

● 常規(guī)類型事務(wù)：存儲器到外設(shè)、外設(shè)到存儲器或存儲器到存儲器的傳輸。

● 雙緩沖區(qū)類型事務(wù)：使用存儲器的兩個存儲器指針的雙緩沖區(qū)傳輸（當 DMA 正在進行自/至緩沖區(qū)的讀/寫操作時，應(yīng)用程序可以進行至/自其它緩沖區(qū)的寫/讀操作）。要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量（多達 65535）可以編程，并與連接到外設(shè) AHB 端口的外設(shè)（請求 DMA 傳輸）的源寬度相關(guān)。每個事務(wù)完成后，包含要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)項總量的寄存器都會遞減。

DMA_SxCR 寄存器控制數(shù)據(jù)流到底使用哪一個通道，每個數(shù)據(jù)流有 8 個通道可供選擇，每次只能選擇其中一個通道進行 DMA 傳輸。接下來，我們看看 DMA2 的各數(shù)據(jù)流通道映射表，如表 28.1.1 所示：

DMA 傳輸通道

每個通道都可以在有固定地址的外設(shè)寄存器和存儲器地址之間執(zhí)行DMA傳輸。DMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 量是可編程的，大達到65535。包含要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)項數(shù)量的寄存器，在每次傳輸后遞減。

可編程的數(shù)據(jù)量：外設(shè)和存儲器的傳輸數(shù)據(jù)量可以通過DMA_CCRx寄存器中的PSIZE和MSIZE位編程。

指針遞增模式

根據(jù) DMA_SxCR 寄存器中 PINC 和 MINC 位的狀態(tài)，外設(shè)和存儲器指針在每次傳輸后可以自動向后遞增或保持常量。當設(shè)置為增量模式時，下一個要傳輸?shù)牡刂穼⑹乔耙粋€地址加上增量值

通過單個寄存器訪問外設(shè)源或目標數(shù)據(jù)時，禁止遞增模式十分有用。

如果使能了遞增模式，則根據(jù)在 DMA_SxCR 寄存器 PSIZE 或 MSIZE 位中編程的數(shù)據(jù)寬度，下一次傳輸?shù)牡刂穼⑹乔耙淮蝹鬏數(shù)牡刂愤f增 1個數(shù)據(jù)寬度、2個數(shù)據(jù)寬度或 4個數(shù)據(jù)寬度。

存儲器到存儲器模式

DMA通道的操作可以在沒有外設(shè)請求的情況下進行，這種操作就是存儲器到存儲器模式。

當設(shè)置了DMA_CCRx寄存器中的MEM2MEM位之后，在軟件設(shè)置了DMA_CCRx寄存器中的EN位啟動DMA通道時，DMA傳輸將馬上開始。當DMA_CNDTRx寄存器變?yōu)?時，DMA傳輸結(jié)束。存儲器到存儲器模式不能與循環(huán)模式同時使用。

這里要注意僅 DMA2 的外設(shè)接口可以訪問存儲器，所以僅 DMA2 控制器支持存儲器到存儲器的傳輸，DMA1 不支持。

存儲器到存儲器模式不能與循環(huán)模式同時使用。

DMA中斷

每個DMA通道都可以在DMA傳輸過半、傳輸完成和傳輸錯誤時產(chǎn)生中斷。為應(yīng)用的靈活性考慮，通過設(shè)置寄存器的不同位來打開這些中斷。

可編程的數(shù)據(jù)傳輸寬度、對齊方式和數(shù)據(jù)大小端當PSIZE和MSIZE不相同時，DMA模塊按照下圖進行數(shù)據(jù)對齊。

注意：在大容量產(chǎn)品中， DMA2 通道 4 和 DMA2 通道 5 的中斷被映射在同一個中斷向量上。在互聯(lián)型產(chǎn)品 中， DMA2 通道 4 和 DMA2 通道 5 的中斷分別有獨立的中斷向量。所有其他的 DMA 通道都有自己的 中斷向量

DMA的內(nèi)存占用

在STM32控制器中，芯片采用Cortex-MX架構(gòu)，總線結(jié)構(gòu)有了很大的優(yōu)化，DMA占用另外的地址總線，并不會與CPU的系統(tǒng)總線發(fā)生沖突。也就是說，DMA的使用不會影響CPU的運行速度

但是要注意：DMA 控制器和Cortex-M3核共享系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線執(zhí)行直接存儲器數(shù)據(jù)傳輸。當CPU和DMA同時訪問相同的目標(RAM或外設(shè))時，DMA請求可能會停止 CPU訪問系統(tǒng)總線達若干個周期，總線仲裁器執(zhí)行循環(huán)調(diào)度，以保證CPU至少可以得到一半的系統(tǒng)總線(存儲器或外設(shè))帶寬。

DMA配置部分

此部分我們分為DMA寄存器和DMA庫函數(shù)分別介紹：

DMA寄存器

DMA配置參數(shù)包括：通道地址、優(yōu)先級、數(shù)據(jù)傳輸方向、存儲器/外設(shè)數(shù)據(jù)寬度、存儲器/外設(shè)地址是否增量、循環(huán)模式、數(shù)據(jù)傳輸量。

DMA中斷狀態(tài)寄存器(DMA_ISR)

注意此寄存器為只讀寄存器，所以在這些位被置位之后，只 能通過其他的操作來清除。

DMA中斷標志清除寄存器(DMA_IFCR)

DMA通道x配置寄存器(DMA_CCRx)

以 DMA_CCRx 是 DMA 傳輸?shù)暮诵目刂萍拇嫫?/strong>

DMA通道x傳輸數(shù)量寄存器(DMA_CNDTRx)(x = 1…7)

這個寄存器控制 DMA 通道 x 的每次 傳輸所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。其設(shè)置范圍為 0~65535。并且該寄存器的值會隨著傳輸?shù)倪M行而減少， 當該寄存器的值為 0 的時候就代表此次數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)全部發(fā)送完成了。所以可以通過這個寄存 器的值來知道當前 DMA 傳輸?shù)倪M度

DMA通道x外設(shè)地址寄存器(DMA_CPARx)(x = 1…7)

該寄存器用來存儲 STM32 外設(shè)的地 址，比如我們使用串口 1，那么該寄存器必須寫入 0x40013804（其實就是&USART1_DR）。如果使 用其他外設(shè)，就修改成相應(yīng)外設(shè)的地址就行了。

DMA通道x配置寄存器（DMA_CMARx）

該寄存器和 DMA_CPARx 差不多， 但是是用來放存儲器的地址的。比如我們使用 SendBuf[5200]數(shù)組來做存儲器，那么我們在 DMA_CMARx 中寫入&SendBuff 就可以了。

DMA寄存器配置流程

通道配置過程 下面是配置DMA通道x的過程(x代表通道號)：

1. 在DMA_CPARx寄存器中設(shè)置外設(shè)寄存器的地址。發(fā)生外設(shè)數(shù)據(jù)傳輸請求時，這個地址將 是數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑椿蚰繕恕?/strong>
2. 在DMA_CMARx寄存器中設(shè)置數(shù)據(jù)存儲器的地址。發(fā)生外設(shè)數(shù)據(jù)傳輸請求時，傳輸?shù)臄?shù) 據(jù)將從這個地址讀出或?qū)懭脒@個地址。
3. 在DMA_CNDTRx寄存器中設(shè)置要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。在每個數(shù)據(jù)傳輸后，這個數(shù)值遞減。
4. 在DMA_CCRx寄存器的PL[1:0]位中設(shè)置通道的優(yōu)先級。
5. 在DMA_CCRx寄存器中設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颉⒀h(huán)模式、外設(shè)和存儲器的增量模式、外 設(shè)和存儲器的數(shù)據(jù)寬度、傳輸一半產(chǎn)生中斷或傳輸完成產(chǎn)生中斷。
6. 設(shè)置DMA_CCRx寄存器的ENABLE位，啟動該通道。

一旦啟動了DMA通道，它既可響應(yīng)連到該通道上的外設(shè)的DMA請求。當傳輸一半的數(shù)據(jù)后，半傳輸標志(HTIF)被置1，當設(shè)置了允許半傳輸中斷位(HTIE)時，將產(chǎn)生 一個中斷請求。在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，傳輸完成標志(TCIF)被置1，當設(shè)置了允許傳輸完成中斷位 (TCIE)時，將產(chǎn)生一個中斷請求。

DMA庫函數(shù)

1.DMA初始化函數(shù)

DMA_DeInit(DMAX_ChannelX);

功能：將DMAyChannelx寄存器的初始化為其默認值

注釋：RCC_ResetCmd中對DMA無定義，因此采用的直接操縱DMA寄存器的方式

voidDMA_Init(DMA_Channel_TypeDef*DMAy_Channelx,DMA_InitTypeDef*DMA_InitStruct)

功能：設(shè)置要開啟的通道，還有一些參數(shù)，包括外設(shè)基地址，存儲器基地址，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，增量模式，數(shù)據(jù)寬度等。

具體看下方結(jié)構(gòu)體代碼介紹：

typedefstruct{
uint32_tDMA_PeripheralBaseAddr;
/*設(shè)置DMA源地址*/
uint32_tDMA_MemoryBaseAddr;
/*設(shè)置DMA目的地址*/
uint32_tDMA_DIR;
/*設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸方向，決定是從外設(shè)讀取數(shù)據(jù)到內(nèi)存還送從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)發(fā)送到外設(shè)，也就是外設(shè)是源地還是目的地
*/
uint32_tDMA_BufferSize;
/*設(shè)置傳輸大小*/
uint32_tDMA_PeripheralInc;
/*設(shè)置ReceiveBuff地址是否自增*/
uint32_tDMA_MemoryInc;
/*設(shè)置傳輸數(shù)據(jù)時候內(nèi)存地址是否遞，需要開啟*/
uint32_tDMA_PeripheralDataSize;
/*外設(shè)的數(shù)據(jù)長度是為字節(jié)傳輸（8bits），半字傳輸(16bits)還是字傳輸(32bits)*/
uint32_tDMA_MemoryDataSize;
/*設(shè)置內(nèi)存的數(shù)據(jù)長度*/
uint32_tDMA_Mode;
/*設(shè)置DMA的模式，正常模式/循環(huán)模式是否循環(huán)發(fā)送*/
uint32_tDMA_Priority;
/*設(shè)置DMA通道的優(yōu)先級，有低，中，高，超高四種模式*/
uint32_tDMA_M2M;
/*設(shè)置是否是存儲器到存儲器模式傳輸，*/}
DMA_InitTypeDef;

2.DMA使能函數(shù)

voidDMA_Cmd(DMA_Channel_TypeDef*DMAy_Channelx,FunctionalStateNewState);

功能：使能或者失能DMA外設(shè)

例如：DMA_Cmd(DMA1_Channel1 , ENABLE);3.DMA中斷使能函數(shù)

voidDMA_ITConfig(DMA_Channel_TypeDef*DMAy_Channelx,uint32_tDMA_IT,FunctionalStateNewState);
1

功能：配置指定的DMAy通道x的中斷

注釋：DMA_IT_TC：傳輸完成 DMA_IT_HT：傳輸一半 DMA_IT_TE：傳輸錯誤

例如：DMA_ITConfig(DMA1_Channel1 , DMA_IT_TC , ENABLE);

4.設(shè)置CNDTRx和讀CNDTRx函數(shù) (通道傳輸數(shù)據(jù)量)

voidDMA_SetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef*DMAy_Channelx,uint16_tDataNumber);
uint16_tDMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef*DMAy_Channelx);
12

作用：前者設(shè)置DMA通道的傳輸數(shù)據(jù)量（DMA處于關(guān)閉狀態(tài)）；后者獲取當前DMA通道傳輸剩余數(shù)據(jù)量（DMA處于開啟狀態(tài)）。

DMA庫函數(shù)配置過程：

• 使能DMA時鐘：RCC_AHBPeriphClockCmd();

• 初始化DMA通道：DMA_Init();

  • //設(shè)置通道；傳輸?shù)刂罚粋鬏敺较颍粋鬏敂?shù)據(jù)的數(shù)目；傳輸數(shù)據(jù)寬度；傳輸模式；優(yōu)先級；是否開啟存儲器到存儲器。

• 使能外設(shè)DMA；

  • 以串口為例：使能串口DMA發(fā)送，串口DMA使能函數(shù)。調(diào)用函數(shù)：USART_DMACmd()；

• 使能DMA通道傳輸；函數(shù)：DMA_Cmd()；

• 查詢DMA傳輸狀態(tài)。函數(shù)：DMA_GetFlagStatus()；

• 獲取當前剩余數(shù)據(jù)量大小 函數(shù)：DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel4);

UART DMA傳輸

DMA就是一個搬運工，可以將數(shù)據(jù)從一個位置搬運到另一個位置。以UART為例，如果要接收數(shù)據(jù)，會觸發(fā)UART中斷，然后CPU介入，在中斷中通過CPU將UART輸入寄存器的值讀出來，存放到內(nèi)存中；而DMA方式，產(chǎn)生UART中斷后，DMA直接參與，把UART輸入寄存器的值搬運到內(nèi)存中，CPU只需要在去檢查內(nèi)存的值就好了，這樣提高了CPU的效率。

DMA代碼配置

① DMA初始化配置

voiddma_init()
{

DMA_InitTypeDefDMA_InitStructure;
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);

/*DMA配置*/

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=USART1_DR_Base;//串口數(shù)據(jù)寄存器地址
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr=(uint32_t)SendBuff;//內(nèi)存地址(要傳輸?shù)淖兞康闹羔?
DMA_InitStructure.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralDST;//方向(從內(nèi)存到外設(shè))
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=500;//傳輸內(nèi)容的大小
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Disable;//外設(shè)地址不增
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable;//內(nèi)存地址自增
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize=
DMA_PeripheralDataSize_Byte;//外設(shè)數(shù)據(jù)單位
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize=
DMA_MemoryDataSize_Byte;//內(nèi)存數(shù)據(jù)單位
DMA_InitStructure.DMA_Mode=DMA_Mode_Normal;//DMA模式：一次傳輸，循環(huán)
DMA_InitStructure.DMA_Priority=DMA_Priority_Medium;//優(yōu)先級：高
DMA_InitStructure.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable;//禁止內(nèi)存到內(nèi)存的傳輸

DMA_Init(DMA1_Channel4,&DMA_InitStructure);//配置DMA1的4通道
DMA_Cmd(DMA1_Channel4,ENABLE);
DMA_SetCurrDataCounter(DMA_CH4,DMA1_MEM_LEN);//DMA通道的DMA緩存的大小
DMA_ITConfig(DMA1_Channel4,DMA_IT_TC,ENABLE);//配置DMA發(fā)送完成后產(chǎn)生中斷

}

DMA中斷

voidDMA1_Channel4_IRQHandler(void)
{
if(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC4)==SET)
{

DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC4);
}
}

main函數(shù)

#defineSEND_BUF_SIZE500//發(fā)送數(shù)據(jù)長度,最好等于sizeof(TEXT_TO_SEND)+2的整數(shù)倍.

u8SendBuff[SEND_BUF_SIZE];//發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
constu8TEXT_TO_SEND[]={"STM32F1DMA串口實驗"};
uint16_ti;
intmain(void)
{
uart_init(115200);//串口初始化為115200

for(i=0;i<500;i++)
{
SendBuff[i]=0xaf;
}
USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);//使能串口dma傳輸

while(1);
}

審核編輯 ：李倩