上一篇完成了ST7735驱动的移植，并已经可以通过SPI在屏幕上显示字符了，这一章会把SPI修改为DMA的传输方式。由于RTT对于STM32H7的SPI的DMA传输方式目前支持的并不好，这就让上一章裸机方式驱动屏幕派上了用场。我们可以先把SPI+DMA打通，然后再修改内核驱动框架。

1.不使用驱动框架

把上一章中开启使用RTT驱动框架中的SPI的宏定义注释掉：

然后一定要在配置SPI前使能DMA的时钟：

然后到 stm32h7xx_hal_msp.c 中SPI引脚初始化下面添加相应SPI的DMA配置：

void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef* hspi)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInitStruct = {0};if(hspi->Instance==SPI4){PeriphClkInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_SPI4;PeriphClkInitStruct.Spi45ClockSelection = RCC_SPI45CLKSOURCE_D2PCLK1;if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInitStruct) != HAL_OK){Error_Handler();}__HAL_RCC_SPI4_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();/**SPI4 GPIO ConfigurationPE12     ------> SPI4_SCKPE14     ------> SPI4_MOSI*/GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_14;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF5_SPI4;HAL_GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStruct);HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_SET);/* SPI4 DMA Init *//* SPI4_TX Init */hdma_spi4_tx.Instance = DMA1_Stream0;hdma_spi4_tx.Init.Request = DMA_REQUEST_SPI4_TX;hdma_spi4_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;hdma_spi4_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;hdma_spi4_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;hdma_spi4_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;hdma_spi4_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;hdma_spi4_tx.Init.Mode = DMA_NORMAL;hdma_spi4_tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_VERY_HIGH;hdma_spi4_tx.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;hdma_spi4_tx.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL;hdma_spi4_tx.Init.MemBurst = DMA_MBURST_SINGLE;hdma_spi4_tx.Init.PeriphBurst = DMA_PBURST_SINGLE;if (HAL_DMA_DeInit(&hdma_spi4_tx) != HAL_OK){Error_Handler();}if (HAL_DMA_Init(&hdma_spi4_tx) != HAL_OK){Error_Handler();}__HAL_LINKDMA(hspi,hdmatx,hdma_spi4_tx);HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Stream0_IRQn, 1, 0);HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Stream0_IRQn);HAL_NVIC_SetPriority(SPI4_IRQn, 1, 0);HAL_NVIC_EnableIRQ(SPI4_IRQn);}
}

这里注意外设和内存对齐：

要和SPI前面配置的数据位数一致，我这里前面是：

还有就是配置结尾要打开相关中断，这里我只使用发送：

此时配置基本已经完成，相关配置详细信息可以参考我文末附的几篇教程，都写得很好很详细。

开启中断后，就必须要有中断函数，最最最开始的那一章我提到过，有关CubeMX生成的中断函数的那个.c我们没有加进整个工程里面，所以有些在CubeMX中添加了响应的中断，但是函数需要我们自己再添加进来，这里我添加的函数是：

这里添加的函数需要根据SPI配置的是双工还是单工来选择，所有的回调如下：

这里即使用的双工，也可以只配置一边是DMA，比如我使用的全双工，TX和RX都使用DMA，每次发送和接收只需调用 HAL_SPI_TransmitReceive_DMA ，它既包含发送又包含接收，那触发的中断肯定是 HAL_SPI_TxRxCpltCallback 了。这些由名字很好推断不再赘述。

剩下还需要修改的就是发送的数据所在内存。因为DMA1和2不能访问RTT Studio默认的RAM，默认RAM是从0x2000 0000开始，大小为128K的空间。像我使用的STM32H743VIT6这块芯片，有1M的RAM，但是实际上是分散为几块的，这里修改链接文件：

这里不要直接双击，而要选择打开方式：

这里根据芯片手册，添加剩余的RAM：

在.bss段后添加（ld脚本不熟悉可以看我很早之前写的关于GCC下stm32的ld文件的解析）：

这里我们就定义了一个名叫.spi4.txbuf的段，然后把这个段的全部数据放在RAM4的地址范围内。接下来，我们只需要把想要通过SPI的DMA传输的数据保存在这个段内就可以了。在GCC编译器下可以使用__attribute__ 关键字：

uint8_t ram4_spi4_buf[RAM4_SPI4_BUF] __attribute__((section(".spi4.txbuf")));

然后在map文件中查看是否定义成功：

可以看到ram4_spi4_buf这个数组使用了0x3800 0000~0x3800 0400这段地址空间。这段空间是可以被DMA1访问的。

使用DMA之后最后还需要注意cache设置，这里可能出现数据一致性问题。什么是数据一致性问题？

当MCU运行频率过高时，代码执行效率就会收到RAM频率影响，因为很多时候代码执行需要把寄存器的数据加载到RAM中或者从RAM中读取到寄存器中，但是RAM的频率比MCU低时，MCU必须等待RAM的读写操作，大大降低了MCU的执行效率。这时候出现了一种方案，在RAM和MCU之间多加一块缓存，就是cache，它的读写很快能够跟上MCU，每次MCU需要RAM数据时，会先取一部分数据保存在cache中，如果MCU需要的数据已经在cache中有了，那就直接使用cache中的即可。这就会出现一个问题，我们DMA一定使用的是RAM到外设，而MCU有可能使用的cache中的缓存数据，这两个数据是每时每刻都一样的吗？肯定不是，MCU<-CACHE<-RAM，这cache和RAM之间数据肯定是需要时机和一定时间同步的，说到底，快只是快在MCU和cache已经保存有MCU需要的RAM数据的情况，当MCU需要的数据cache里面没有时，cache一样需要慢慢等待RAM的数据备份到cache里。当MCU需要的数据在cache中存在时，即使DMA改变了RAM中相应的数据，MCU并不知道，它还是会使用cache中的缓存数据，此时就会出现一致性问题。更多详细内容可以参考文末附的文章。

要解决这个问题，我们可以通过配置MPU来关闭某块内存的cache功能。在 hw_board_init 中可以看到，当有定义使能cache的函数时，会自动调用这些函数：

在这之前我们配置RAM4的MPU：

完整函数如下：

/*** This function will initial STM32 board.*/
void hw_board_init(char *clock_src, int32_t clock_src_freq, int32_t clock_target_freq)
{extern void rt_hw_systick_init(void);extern void clk_init(char *clk_source, int source_freq, int target_freq);MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;HAL_MPU_Disable();MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x38000000;MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_64KB;MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER2;MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);#ifdef SCB_EnableICache/* Enable I-Cache---------------------------------------------------------*/SCB_EnableICache();
#endif#ifdef SCB_EnableDCache/* Enable D-Cache---------------------------------------------------------*/SCB_EnableDCache();
#endif/* HAL_Init() function is called at the beginning of the program */HAL_Init();/* enable interrupt */__set_PRIMASK(0);/* System clock initialization */clk_init(clock_src, clock_src_freq, clock_target_freq);/* disbale interrupt */__set_PRIMASK(1);rt_hw_systick_init();/* Pin driver initialization is open by default */
#ifdef RT_USING_PINextern int rt_hw_pin_init(void);rt_hw_pin_init();
#endif/* USART driver initialization is open by default */
#ifdef RT_USING_SERIALextern int rt_hw_usart_init(void);rt_hw_usart_init();
#endif}

如果你使用的不是RAM4，可以只简单修改起始地址和大小。

最后回到mspi.c中修改发送接收函数。其中 mspi_send_reg 与 mspi_read_reg 函数我决定不再修改，因为读写reg通常都是一个字节，而使用DMA需要先把我们需要传输的数据copy到 ram4_spi4_buf 这个分配在RAM4的buf中，再使用SPI_DMA传输函数发送，感觉提升并不明显。所以只修改了 mspi_send_data 函数，它通常用来发送需要显示的大量数据，修改如下：

可以看到主要就是先把数据copy到ram4_spi4_buf里，然后用专用于DMA发送的HAL_SPI_Transmit_DMA函数传输。这里DMA传输用的是阻塞等待，发送前把一个全局状态置为busy，等待发送完成后的回调函数里再把状态置idle：

这个函数前面讲需要添加的中断里已经见到过了，至于状态定义，如下：

至此所有修改已经完成，正常已经可以测试DMA是否使用正常。

2.使用驱动框架

首先在board.h中添加使用SPI的TX的DMA的宏定义：

此时编译会发现有好几个错误：

那是因为内核驱动框架根本没有适配STM32H7，我们先修改drv_dma.h中对于DMA相关结构体定义：

然后再修改dma_config.h中对于SPI4的配置：

这里可以根据上面不使用内核驱动框架的时候的 stm32h7xx_hal_msp.c 中的配置修改，反正使用DMA1还是2的哪个流都可以。注意H7没有channel，但有request。然后配置完成后，就可以把 stm32h7xx_hal_msp.c 中相关配置给注释掉了。这些配置实际应用是在 spi_config.h 中：

有关这些配置的使用都在drv_spi.c中的rt_hw_spi_bus_init函数里，对照上面注释掉的配置，修改如下，具体参数请根据实际需求配置：

注意drv_spi.c中是有SPI4_IRQHandler和SPI4_DMA_TX_IRQHandler中断函数的，所以请注意mspi.c中的中断函数会和它重复定义，请把mspi.c中的中断函数加到USE_RTT_SPI宏定义else代码块内。

添加完这些正常应该可以使用了，但是实际使用会发现代码卡在，返回状态一直是HAL_SPI_STATE_BUSY_TX：

调用它的上层函数是spixfer ：

在这个函数中可以看到当只有发送buf，且使能了TX发送DMA时调用的是：

这个函数中正常发送会把hspi->State 赋值为HAL_SPI_STATE_BUSY_TX：

而这个状态在发送完成后没有被修改回来就会一直处于busy状态，它是在哪里被修改回来呢？

答案是 HAL_SPI_IRQHandler 函数。而RTT内核默认是没有使用SPI的中断传输方式的，这可以从 spixfer 这个函数中调用的底层发送接收函数得知，所以当开启DMA后，又没有开启SPI中断就会出现这种情况。可以在中断函数内打上断点测试：

修改方式也很简单，假如没有使用RTT，可以直接在DMA使能中断的地方直接添加SPI中断配置与使能，这里我介绍一下在使用RTT下如何修改。在drv_spi.h中修改结构体：

在spi_config.h中添加：

在 drv_spi.c 中初始化函数 stm32_spi_init 的最后使能DMA中断处添加：

至此框架修改完毕，最后在上一章的基础上修改我们的发送接收函数，因为我们调用的是驱动框架的接口，不修改接口的情况下没办法像不使用框架那样，把普通SPI传输和SPI-DMA传输混合使用，这里只能都使用DMA传输，修改如下：

其他几个函数附在文章最后，仅供参考。

mspi.c

/** Copyright (c) 2006-2021, RT-Thread Development Team** SPDX-License-Identifier: Apache-2.0** Change Logs:* Date           Author       Notes* 2022-11-14     cx       the first version*/
#include<string.h>
#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include <stm32h7xx.h>
#include <drv_spi.h>
#include <mspi.h>
#include "st7735_reg.h"
#include "st7735.h"
enum
{idle,busy,error
};
volatile uint32_t spi4_dma_status = idle;uint8_t ram4_spi4_buf[RAM4_SPI4_BUF] __attribute__((section(".spi4.txbuf")));#define USE_RTT_SPISPI_HandleTypeDef *spi_handle;#ifdef USE_RTT_SPIstatic struct rt_spi_device *spi_lcd;#define LCD_RD_HIGH rt_pin_write(SPI_RD_PIN_NUM, PIN_HIGH)
#define LCD_RD_LOW  rt_pin_write(SPI_RD_PIN_NUM, PIN_LOW)
#else
extern SPI_HandleTypeDef hspi4;
#define SPI_Drv (&hspi4)
#define LCD_CS_HIGH HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_11,GPIO_PIN_SET)
#define LCD_CS_LOW  HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_11,GPIO_PIN_RESET)#define LCD_RD_HIGH HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_13,GPIO_PIN_SET)
#define LCD_RD_LOW  HAL_GPIO_WritePin(GPIOE,GPIO_PIN_13,GPIO_PIN_RESET)
#endif#ifdef USE_RTT_SPI
int32_t mspi_send_reg(uint8_t reg,uint8_t *data,uint32_t len)
{struct rt_spi_message msg;uint32_t remsg = RT_NULL;ram4_spi4_buf[0] = reg;memcpy(&ram4_spi4_buf[1],data,len);msg.send_buf = &ram4_spi4_buf[0];msg.recv_buf = RT_NULL;msg.length = 1;msg.cs_take = 1;msg.cs_release = 0;msg.next = RT_NULL;LCD_RD_LOW;remsg = (uint32_t)rt_spi_transfer_message(spi_lcd,&msg);LCD_RD_HIGH;if(len > 0){msg.send_buf = &ram4_spi4_buf[1];msg.recv_buf = RT_NULL;msg.length = len;msg.cs_take = 0;msg.cs_release = 1;msg.next = RT_NULL;remsg += (uint32_t)rt_spi_transfer_message(spi_lcd,&msg);}if(remsg!=RT_NULL)return -1;elsereturn 0;
}
int32_t mspi_read_reg(uint8_t reg,uint8_t *data)
{struct rt_spi_message msg;uint32_t remsg = RT_NULL;ram4_spi4_buf[0] = reg;msg.send_buf = &ram4_spi4_buf[0];msg.recv_buf = RT_NULL;msg.length = 1;msg.cs_take = 1;msg.cs_release = 0;msg.next = RT_NULL;LCD_RD_LOW;remsg = (uint32_t)rt_spi_transfer_message(spi_lcd,&msg);LCD_RD_HIGH;if(remsg == 0){msg.send_buf = RT_NULL;msg.recv_buf = data;msg.length = 1;msg.cs_take = 0;msg.cs_release = 1;msg.next = RT_NULL;remsg += (uint32_t)rt_spi_transfer_message(spi_lcd,&msg);}if(remsg!=RT_NULL)return -1;elsereturn 0;
}
int32_t mspi_send_data(uint8_t *data,uint32_t len)
{struct rt_spi_message msg;memcpy(ram4_spi4_buf,data,len);msg.send_buf = ram4_spi4_buf;msg.recv_buf = RT_NULL;msg.length = len;msg.cs_take = 1;msg.cs_release = 1;msg.next = RT_NULL;return (uint32_t)rt_spi_transfer_message(spi_lcd,&msg);
}
int32_t mspi_read_data(uint8_t *data,uint32_t len)
{struct rt_spi_message msg;msg.send_buf = RT_NULL;msg.recv_buf = data;msg.length = len;msg.cs_take = 1;msg.cs_release = 1;msg.next = RT_NULL;return (uint32_t)rt_spi_transfer_message(spi_lcd,&msg);
}#else
int32_t mspi_send_reg(uint8_t reg,uint8_t *data,uint32_t len)
{int32_t result;LCD_CS_LOW;LCD_RD_LOW;result = HAL_SPI_Transmit(SPI_Drv,&reg,1,100);LCD_RD_HIGH;if(len > 0)result += HAL_SPI_Transmit(SPI_Drv,data,len,500);LCD_CS_HIGH;if(result>0){result = -1;}else{result = 0;}return result;
}int32_t mspi_read_reg(uint8_t reg,uint8_t *data)
{int32_t result;LCD_CS_LOW;LCD_RD_LOW;result = HAL_SPI_Transmit(SPI_Drv,&reg,1,100);LCD_RD_HIGH;result += HAL_SPI_Receive(SPI_Drv,data,1,500);LCD_CS_HIGH;if(result>0){result = -1;}else{result = 0;}return result;
}int32_t mspi_send_data(uint8_t *data,uint32_t len)
{int32_t result;memcpy(ram4_spi4_buf,data,len);LCD_CS_LOW;
//    result =HAL_SPI_Transmit(SPI_Drv,data,len,100);spi4_dma_status = busy;if(HAL_SPI_Transmit_DMA(SPI_Drv,ram4_spi4_buf,len) != HAL_OK){rt_kprintf("SPI4 DMA trans err\n");return -1;}else{while(spi4_dma_status==busy);result = 0;}LCD_CS_HIGH;if(result>0){result = -1;}else{result = 0;}return result;
}int32_t mspi_read_data(uint8_t *data,uint32_t len)
{int32_t result;LCD_CS_LOW;result = HAL_SPI_Receive(SPI_Drv,data,len,500);LCD_CS_HIGH;if(result>0){result = -1;}else{result = 0;}return result;
}extern DMA_HandleTypeDef hdma_spi4_tx;void DMA1_Stream0_IRQHandler(void)
{HAL_DMA_IRQHandler(&hdma_spi4_tx);
}
void HAL_SPI_TxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{spi4_dma_status = idle;
}
void SPI4_IRQHandler(void)
{HAL_SPI_IRQHandler(&hspi4);
}
void HAL_SPI_ErrorCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{spi4_dma_status = error;
}#endif
int32_t mspi_get_tick(void)
{return HAL_GetTick();
}
void mspi_rw_gpio_init(void)
{
#ifdef USE_RTT_SPIrt_pin_mode(SPI_RD_PIN_NUM, PIN_MODE_OUTPUT);rt_pin_write(SPI_RD_PIN_NUM, PIN_HIGH);
#elseGPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};__HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_13;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;HAL_GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStruct);
#endif
}
void mspi_init(void)
{mspi_rw_gpio_init();
#ifdef USE_RTT_SPIstruct rt_spi_configuration cfg;rt_hw_spi_device_attach("spi4", "spi40", GPIOE, GPIO_PIN_11);spi_lcd = (struct rt_spi_device *)rt_device_find("spi40");if(!spi_lcd){rt_kprintf("spi40 can't find\n");}else{spi_lcd->bus->owner = spi_lcd;cfg.data_width = 8;cfg.mode = RT_SPI_MASTER | RT_SPI_3WIRE | RT_SPI_MODE_0 | RT_SPI_MSB;cfg.max_hz = 12.5 * 1000 * 1000;rt_spi_configure(spi_lcd, &cfg);}//也可以初始化使用框架提供的函数，发送接收使用HAL库函数，操作对象就是下面的 spi_handle
//    struct stm32_spi *spi_drv =  rt_container_of(spi_lcd->bus, struct stm32_spi, spi_bus);
//    spi_handle = &spi_drv->handle;
#else__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();hspi4.Instance = SPI4;hspi4.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;hspi4.Init.Direction = SPI_DIRECTION_1LINE;hspi4.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;hspi4.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;hspi4.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;hspi4.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;hspi4.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16;hspi4.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;hspi4.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;hspi4.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;hspi4.Init.CRCPolynomial = 0x0;hspi4.Init.NSSPMode = SPI_NSS_PULSE_DISABLE;hspi4.Init.NSSPolarity = SPI_NSS_POLARITY_LOW;hspi4.Init.FifoThreshold = SPI_FIFO_THRESHOLD_01DATA;hspi4.Init.TxCRCInitializationPattern = SPI_CRC_INITIALIZATION_ALL_ZERO_PATTERN;hspi4.Init.RxCRCInitializationPattern = SPI_CRC_INITIALIZATION_ALL_ZERO_PATTERN;hspi4.Init.MasterSSIdleness = SPI_MASTER_SS_IDLENESS_00CYCLE;hspi4.Init.MasterInterDataIdleness = SPI_MASTER_INTERDATA_IDLENESS_00CYCLE;hspi4.Init.MasterReceiverAutoSusp = SPI_MASTER_RX_AUTOSUSP_DISABLE;hspi4.Init.MasterKeepIOState = SPI_MASTER_KEEP_IO_STATE_DISABLE;hspi4.Init.IOSwap = SPI_IO_SWAP_DISABLE;if (HAL_SPI_Init(&hspi4) != HAL_OK){rt_kprintf("ERROR\n");}
#endif
}

参考文章：

【STM32H7教程】第72章 STM32H7的SPI总线基础知识和HAL库API

【STM32H7教程】第94章 STM32H7的SPI总线应用之双机通信（DMA方式）

STM32 H7 配置SPI&DMA小结

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(STM32)从零开始的RT-Thread之旅--SPI驱动ST7735(3)使用DMA

1.不使用驱动框架

2.使用驱动框架

mspi.c

参考文章：

(STM32)从零开始的RT-Thread之旅--SPI驱动ST7735(3)使用DMA相关推荐

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