DMA基本原理+实验

DMA简介：

DMA 全称Direct Memory Access，即直接存储器访问。
DMA传输将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间。当CPU初始化这个传输动作，传输动作本身是由DMA控制器来实现和完成的。
DMA传输方式无需CPU直接控制传输，也没有中断处理方式那样保留现场和恢复现场过程，通过硬件为RAM和IO设备开辟一条直接传输数据的通道，使得CPU的效率大大提高。
作用：为CPU减负。

STM32最多有2个DMA控制器（DMA2仅存在大容量产品中），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。还有一个仲裁起来协调各个DMA请求的优先权。

DMA框图：

STM32的DMA有以下一些特性：

1，每个通道都直接连接专用的硬件DMA请求，都支持软件触发，这些通过软件来配置。
2，在七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)，假如在相等优先权时由硬件决定(请求0优先于请求1，依此类推) 。
3，独立的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。源
和目标地址必须按数据传输宽度对齐。
4，支持循环的缓冲器管理
5，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。
6，外设和存储器，存储器和外设的传输，存储器和存储器间的传输
7，闪存、SRAM、外设的SRAM、APB1 APB2和AHB外设均可作为访问的源和目标。
8，可编程的数据传输数目：最大为65536

DMA1控制器

从外设(TIMx[x=1、2、3、4]、ADC1、SPIl1、SPII2S2、I2Cx[x=1、2]和USARTx[x=1、2、3])产生的7个请求，通过逻辑或输入到DMA1控制器，这意味着同时只能有一个请求有效。参见下图的DMA1请求映像。
外设的DMA请求，可以通过设置相应外设寄存器中的控制位，被独立地开启或关闭。

DMA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:

从外设数据寄存器或者从当前外设/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。
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。

数据传输方向：

DMA通道

每个通道都可以在有固定地址的外设寄存器和存储器地址之间执行DMA传输。DMA传输的数据量是可编程的，最大达到65535。包含要传输的数据项数量的寄存器，在每次传输后递减。

可编程的数据量

外设和存储器的传输数据量可以通过DMA_CCRx寄存器中的PSIZE和MSIZE位编程。

指针增量

通过设置DMA_CCRx寄存器中的PINC和MINC标志位，外设和存储器的指针在每次传输后可D)有选择地完成自动增量。当设置为增量模式时，下一个要传输的地址将是前一个地址加上增量值，增量值取决与所选的数据宽度为1、2或4。第一个传输的地址是存放在DMA_CPAR;/DMA_CMARx寄存器中地址。在传输过程中，这些寄存器保持它们初始的数值，软件不能改变和读出当前正在传输的地址(它在内部的当前外设/存储器地址寄存器中)。
当通道配置为非循环模式时，传输结束后(即传输计数变为0)将不再产生DMA操作。要开始新的DMA传输，需要在关闭DMA通道的情况下，在DMA_CNDTRx寄存器中重新写入传输数目。在循环模式下，最后一次传输结束时，DMA_CNDTRx寄存器的内容会自动地被重新加载为其初始数值，内部的当前外设/存储器地址寄存器也被重新加载为DMA_CPARx/DMA_CMARx寄存器设定的初始基地址。

通道传输数据量：

中断

每个DMA通道都可以在DMA传输过半、传输完成和传输错误时产生中断。为应用的灵活性考虑，通过设置寄存器的不同位来打开这些中断。

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。

DMA配置参数

1,通道
2,优先级
3,数据传输方向
4,存储器/外设数据宽度
5,存储器/外设地址是否增量
6,循环模式
7,数据传输量

库函数讲解：

常用的DMA库函数:

void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct);
void DMA_Cmd(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,FunctionalState NewState);
void DMA_ITConfig(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,uint32_t DMA_IT, FunctionalState NewState);
void DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,uint16_t DataNumber);
uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx);
FlagStatus DMA_GetFlagStatus(uint32_t DMAy_FLAG);
void DMA_ClearFlag(uint32_t DMAy_FLAG);
ITStatus DMA_GetITStatus(uint32_t DMAy_IT);
void DMA_ClearITPendingBit(uint32_t DMAy_IT);
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常用的外设DMA使能库函数

void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq,FunctionalState NewState);
void ADC_DMACmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
void DAC_DMACmd(uint32_t DAC_Channel, FunctionalState NewState);
void I2C_DMACmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
void SDIO_DMACmd(FunctionalState NewState);
void SPI_I2S_DMACmd(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_I2S_DMAReq,FunctionalState NewState);
void TIM_DMAConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_DMABase,uint16_t TIM_DMABurstLength)
void TIM_DMACmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_DMASource,FunctionalState NewState);
COPY

例程：

void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct)typedef struct
{uint32_t DMA_PeripheralBaseAddr; //外设基地址uint32_t DMA_MemoryBaseAddr; //存储器基地址uint32_t DMA_DIR;         //数据传输方向uint32_t DMA_BufferSize;  //通道传输数据量uint32_t DMA_PeripheralInc;//外设增量模式uint32_t DMA_MemoryInc;  //存储器增量模式uint32_t DMA_PeripheralDataSize; //外设数据宽度uint32_t DMA_MemoryDataSize; //存储器数据宽度uint32_t DMA_Mode;  //模式：是否循环uint32_t DMA_Priority; //优先级uint32_t DMA_M2M;    //是否存储器到存储器方式
}DMA_InitTypeDef;
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DMA配置程序过程

① 使能DMA时钟
RCC_AHBPeriphClockCmd();
② 初始化DMA通道参数
DMA_Init();
③使能串口DMA发送,串口DMA使能函数：
USART_DMACmd();
④使能DMA1通道，启动传输。
DMA_Cmd();
⑤查询DMA传输状态
DMA_GetFlagStatus();
⑥获取/设置通道当前剩余数据量：
DMA_GetCurrDataCounter();
DMA_SetCurrDataCounter();

手写代码：

dma.h

#ifndef __DMA_H
#define __DMA_H
#include "sys.h"                                                        void MYDMA_Config(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx,u32 cpar,u32 cmar,u16 cndtr);//配置DMA1_CHxvoid MYDMA_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx);//使能DMA1_CHx#endif
COPY

dma.c

#include "dma.h"DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;u16 DMA1_MEM_LEN;//保存DMA每次数据传送的长度
//DMA1的各通道配置
//这里的传输形式是固定的,这点要根据不同的情况来修改
//从存储器->外设模式/8位数据宽度/存储器增量模式
//DMA_CHx:DMA通道CHx
//cpar:外设地址
//cmar:存储器地址
//cndtr:数据传输量
void MYDMA_Config(DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx,u32 cpar,u32 cmar,u16 cndtr)
{RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);  //使能DMA传输DMA_DeInit(DMA_CHx);   //将DMA的通道1寄存器重设为缺省值DMA1_MEM_LEN=cndtr;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = cpar;  //DMA外设基地址DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = cmar;  //DMA内存基地址DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;  //数据传输方向，从内存读取发送到外设DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = cndtr;  //DMA通道的DMA缓存的大小DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;  //外设地址寄存器不变DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;  //内存地址寄存器递增DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  //数据宽度为8位DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //数据宽度为8位DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;  //工作在正常缓存模式DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //DMA通道 x拥有中优先级 DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;  //DMA通道x没有设置为内存到内存传输DMA_Init(DMA_CHx, &DMA_InitStructure);  //根据DMA_InitStruct中指定的参数初始化DMA的通道USART1_Tx_DMA_Channel所标识的寄存器}
//开启一次DMA传输
void MYDMA_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx)
{ DMA_Cmd(DMA_CHx, DISABLE );  //关闭USART1 TX DMA1 所指示的通道      DMA_SetCurrDataCounter(DMA_CHx,DMA1_MEM_LEN);//DMA通道的DMA缓存的大小DMA_Cmd(DMA_CHx, ENABLE);  //使能USART1 TX DMA1 所指示的通道
}
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main.c：

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "lcd.h"
#include "usart.h"
#include "dma.h"#define SEND_BUF_SIZE 8200  //发送数据长度,最好等于sizeof(TEXT_TO_SEND)+2的整数倍.u8 SendBuff[SEND_BUF_SIZE]; //发送数据缓冲区
const u8 TEXT_TO_SEND[]={"ALIENTEK Elite STM32F1 DMA 串口实验"};int main(void){   u16 i;u8 t=0;u8 j,mask=0;float pro=0;//进度delay_init();            //延时函数初始化    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2：2位抢占优先级，2位响应优先级uart_init(115200);      //串口初始化为115200LED_Init();             //初始化与LED连接的硬件接口LCD_Init();             //初始化LCD    KEY_Init();             //按键初始化         MYDMA_Config(DMA1_Channel4,(u32)&USART1->DR,(u32)SendBuff,SEND_BUF_SIZE);//DMA1通道4,外设为串口1,存储器为SendBuff,长度SEND_BUF_SIZE.POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色 LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Elite STM32");  LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"DMA TEST"); LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2015/1/15");   LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY0:Start");//显示提示信息    j=sizeof(TEXT_TO_SEND);    for(i=0;i=j)//加入换行符{if(mask){SendBuff[i]=0x0a;t=0;}else {SendBuff[i]=0x0d;mask++;}   }else//复制TEXT_TO_SEND语句{mask=0;SendBuff[i]=TEXT_TO_SEND[t];t++;}          }        POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色    i=0;while(1){t=KEY_Scan(0);if(t==KEY0_PRES)//KEY0按下{LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Start Transimit....");LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"   %");//显示百分号printf("\r\nDMA DATA:\r\n");        USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); //使能串口1的DMA发送      MYDMA_Enable(DMA1_Channel4);//开始一次DMA传输！      //等待DMA传输完成，此时我们来做另外一些事，点灯//实际应用中，传输数据期间，可以执行另外的任务while(1){if(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC4)!=RESET) //判断通道4传输完成{DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC4);//清除通道4传输完成标志break; }pro=DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel4);//得到当前还剩余多少个数据pro=1-pro/SEND_BUF_SIZE;//得到百分比   pro*=100;      //扩大100倍LCD_ShowNum(30,170,pro,3,16);     }               LCD_ShowNum(30,170,100,3,16);//显示100%     LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Transimit Finished!");//提示传送完成}i++;delay_ms(10);if(i==20){LED0=!LED0;//提示系统正在运行   i=0;}          }
}
COPY

实验现象：

打开串口，按下K0，串口传输8200+的数据。若为循环模式，数据传输不断，一直传输。

本文转载自：DMA基本原理+实验 – 布尔博客

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