代码收藏家技术教程 2024-06-11

STM32 DMA传输技术详解

1、DMA简介

DMA，即Direct Memory Access，直接存储器存取。DMA可以提供外设和存储器或者存储器和存储器之间的高速数据传输，无须CPU干预，节省了CPU的资源。

两个DMA控制器有12个通道(DMA1有7个通道，DMA2有5个通道)，每个通道专门用来管理来自于一个或多个外设对存储器访问的请求。还有一个仲裁器来协调各个DMA请求的优先权。

当CPU和DMA同时访问相同的目标(RAM或外设)时，DMA请求会暂停CPU访问系统总线达若干个周期，总线仲裁器执行循环调度，以保证CPU至少可以得到一半的系统总线(存储器或外设)带宽。

2、DMA主要特性

（1）12个独立的可配置的通道(请求)：DMA1有7个通道，DMA2有5个通道。

（2）每个通道都直接连接专用的硬件DMA请求，每个通道都同样支持软件触发。这些功能通过软件来配置。

（3）在同一个DMA模块上，多个请求间的优先权可以通过软件编程设置(共有四级:很高、高、中等和低)，优先权设置相等时由硬件决定(请求0优先于请求1，依此类推)。

（4）独立数据源和目标数据区的传输宽度(字节、半字、全字)，模拟打包和拆包的过程。

（5）源和目标地址必须按数据传输宽度对齐。

（6）支持循环的缓冲器管理。

（7）每个通道都有3个事件标志(DMA半传输、DMA传输完成和DMA传输出错)，这3个事件标志逻辑或成为一个单独的中断请求。

（8）存储器和存储器间的传输。

（9）外设和存储器、存储器和外设之间的传输。

（10）闪存、SRAM、外设的SRAM、APB1、APB2和AHB外设均可作为访问的源和目标。

（11）可编程的数据传输数目：最大为65535。

3、DMA框图

注：（1）DMA2仅存在于大容量产品和互联型产品。

（2）SPI/2S3、UART4、TIM5、TIM6、TIM7和DAC的DMA请求仅存在于大容量产品和互联型产品。

（3）ADC3、SDIO和TIM8的DMA请求仅存在于大容量产品。

不同的外设有着对应的DMA通道，DMA1参考如下：

4、DMA请求处理

在发生一个事件后，外设向DMA控制器发送一个请求信号。DMA控制器根据通道的优先权处理请求。当DMA控制器开始访问发出请求的外设时，DMA控制器立即发送给它一个应答信号。当从DMA控制器得到应答信号时，外设立即释放它的请求。一旦外设释放了这个请求，DMA控制器同时撤销应答信号。如果有更多的请求时，外设可以启动下一个周期。

总之，每次DMA传送由3个操作组成：

取数据：从外设数据寄存器或者从当前外设I存储器地址寄存器指示的存储器地址取数据，第一次传输时的开始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器指定的外设基地址或存储器单元。

村数据：存数据到外设数据寄存器或者当前外设/存储器地址寄存器指示的存储器地址，第一次传输时的开始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器指定的外设基地址或存储器单元。

执行一次DMA_CNDTRx寄存器的递减操作，该寄存器包含未完成的操作数目。

在通道配置时，要设置外设和存储器各自的起始地址，数据宽度、地址是否自增。

5、DMA通道配置过程

下面是配置DMA通道x的过程(x代表通道号)：

（1）在DMA_CPARx寄存器中设置外设寄存器的地址。发生外设数据传输请求时，这个地址将是数据传输的源或目标。

（2）在DMA_CMARx寄存器中设置数据存储器的地址。发生外设数据传输请求时，传输的数据将从这个地址读出或写入这个地址。

（3）在DMA_CNDTRx寄存器中设置要传输的数据量。在每个数据传输后，这个数值递减。

（4）在DMA_CCRx寄存器的PL[1:0]位中设置通道的优先级。

（5）在DMA_CCRx寄存器中设置数据传输的方向、循环模式、外设和存储器的增量模式、外设和存储器的数据宽度、传输一半产生中断或传输完成产生中断。

（6）设置DMA_CCRx寄存器的ENABLE位，启动该通道。

一旦启动了DMA通道，它既可响应连到该通道上的外设的DMA请求。

当传输一半的数据后，半传输标志(HTIF)被置1，当设置了允许半传输中断位(HTIE)时，将产生一个中断请求。在数据传输结束后，传输完成标志(TCIF)被置1，当设置了允许传输完成中断位(TCIE)时，将产生一个中断请求。

5.1 循环模式

循环模式用于处理循环缓冲区和连续的数据传输(如ADC的扫描模式)。在DMA_CCRx寄存器中的CIRC位用于开启这一功能。当启动了循环模式，数据传输的数目变为0时，将会自动地被恢复成配置通道时设置的初值，DMA操作将会继续进行。

5.2 存储器到存储器模式

DMA通道的操作可以在没有外设请求的情况下进行，这种操作就是存储器到存储器模式。

当设置了DMA_CCRx寄存器中的MEM2MEM位之后，在软件设置了DMA_CCRx寄存器中的EN位启动DMA通道时，DMA传输将马上开始。当DMA_CNDTRx寄存器变为0时，DMA传输结束。存储器到存储器模式不能与循环模式同时使用。

6、DMA编程示例

//MyDMA_init.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
uint16_t MyDMA_Size;

//这里DMA模块不涉及外部电路，所以可以在system中建立
void MyDMA_Init(uint32_t AddrA, uint32_t AddrB, uint16_t Size)
{
	MyDMA_Size = Size;
	
	//第一步，RCC开启DMA的时钟
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
	
	//第二步，直接调用DMA_Init，初始化这里的各个参数
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = AddrA;	//外设站点的起始地址
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;	//外设站点的数据宽度
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Enable;			//外设站点是否自增
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = AddrB;		//存储器站点的起始地址
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;		//存储器站点的数据宽度
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;				//存储器站点是否自增
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;					//Direction,传输方向
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = Size;			//缓冲区大小，就是传输计数器
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;					//传输模式，是否使用自动重装
	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Enable;					//选择是否是存储器到存储器，其实就是选择硬件触发还是软件触发
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;				//优先级
	DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
	
	//第三步，DMA使能
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
	
}

//调用这个函数就再次启动一次DMA转运
void MyDMA_Transfer(void)
{
	//给传输计数器赋值，必须要先让DMA失能
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);
	//给传输计数器赋值
	DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1, MyDMA_Size);
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
	//检查DMA1的转运完成通道标志位，实现等待转运完成的效果
	while (DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1) == RESET);
	//标志位置1后，要清除标志位，这个标志位要手动清除
	DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1);
}

//main.c

//源端数组
uint8_t DataA[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};
//目标数组
uint8_t DataB[] = {0, 0, 0, 0};

int main(void)
{
    MyDMA_Init((uint32_t)DataA, (uint32_t)DataB, 4);

    while (1)
	{
		DataA[0] ++;
		DataA[1] ++;
		DataA[2] ++;
		DataA[3] ++;

        Delay_ms(1000);
		
		MyDMA_Transfer();
    }
}

作者：ant-small

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