代码收藏家技术教程 2024-02-01

STM32中的DMA技术详解

一、DMA

DMA直接存储器存储

DMA提高外设到存储器，存储器到存储器之间的高速数据传输，无需CPU的干扰，减轻了CPU的负担；

SMT32的DMA有多个通道，每个通道都可以通过软件触发或者特定的硬件触发；

外设到存储器之间通过特定的硬件触发（例如ADC采集转换完成后，产生事件响应，触发DMA转运）；

存储器到存储器之间通过软件触发（DMA会迅速的将所需要转运的内容转运到目标存储器中）；

二、存储器

*计算机的基本组成由：运算器，控制器（运算器+控制器组成CPU），存储器，输入设备，输出设备组成；

存储器:将程序存储器、系统存储器，寄存器和输入输出端口组织在一个线性的4G空间内；

可以通过访问地址的方式访问存储器；

数据以字节形式存放在寄存器中；

三、ROM,RAM

STM32存储器分为两种：ROM（只读存储器），RAM（随机存储器）

ROM：只读存储器，介质是FLASH闪存，是一种非易失性的，掉电不丢失的设备；

由三部分组成:程序存储器FLASH,系统存储器，选项字节；

程序存储器：0x8000 0000 存放C语言编译后的代码；

系统存储器：0x1FFF F000 存放BOOTLOADER,用于串口下载；

选型字节：0x1FFF F800 存放独立于运行程序外的配置参数；

RAM：随机存储器，介质是SRAM，是一种易失性，掉电丢失的设备；

由三部分组成：运行内存SRAM，外设寄存器，内核外设寄存器；

运行内存SRAM：0x2000 0000存放运行过程中存放的变量；

外设寄存器：0x4000 0000存放外设的配置参数；

内核外设寄存器：0xE000 000存放内核外设的配置参数；

四、存储器映像：

存储器映射:32位的存储器，4G的寻址空间，所以STM32有很多为空；

从0x0000 0000开始执行，由BOOT配置映射到flash还是memory执行；

*需要查找地址，只需要参考手册+偏移即可得到地址；

演示：

ADC1->DR访问ADC1的DR寄存器；

STM32使用结构体访问寄存器；定义一个结构体指针，结构体本身就是外设的起始地址，结构体的每个成员就是正好映射每个寄存器；

所以就是起始地址+偏移；

五、系统架构

系统架构由总线矩阵协调四个主动单元和四个被动单元；

总线矩阵左边是四个主动单元：Cortex内核，Dcode总线，系统总线,DMA1,DMA2；

总线矩阵右边是四个被动单元：FLASH，SRAM，FSMC，AHP桥接的所有外设；

Dcode总线：将内核的数据总线连接在FLASH的数据接口，常量的加载，在此完成；

ICode总线：将内核的指令总线连接在FLASH的指令接口，指令的预取在此完成；

总线矩阵：协调DMA和系统总线对存储器的访问，当访问出现冲突时，内置仲裁器，当访问冲突时，暂停CPU的访问，但是仍会给CPU留下一半的线宽；

主动单元可以通过访问地址操作被动单元；

六、DMA结构图

DMA通过DMA总线连接在总线矩阵上，DMA也拥有对存储器的访问权，DMA总线分为：DMA1,DMA2,以太网；

DMA各个通道可以通过DMA总线对存储器进行访问，每个通道单独配置源地址和目标地址，数据转运独立运行，仲裁器的作用是每个通道单独转移数据，但是DMA总线只有一条，所以要对DMA总线进行分时复用，根据通道的优先级决定通道的访问顺序；

AHB从设备：通过AHB桥连接在总线矩阵上，DMA即是主动单元可以访问存储器，也是AHB上的被动单元,通过CPU配置DMA寄存器，配置DMA参数；

DMA请求:DMA触发方式，可以是软件触发也可以是特定的硬件触发

总的来说：1.DMA总线用于访问各个存储器；

内部12个通道，可以独立转运数据（必须打开对应的外设的DMA输出通道）；
仲裁协调通道优先级；
AHB从设备配置DMA；
DMA请求外设硬件触发源；

七、DMA流程图

重要参数：起始地址，数据宽度，地址是否自增，方向；

起始地址：外设寄存器-数据转移的源地址，存储器-数据转移的目标地址，数据宽度：每次转移数据的大小，分为字节（8位，uint8_t），半字（16位，uint16_t）,全字（32位，uint32_t）;

地址是否自增（指针是否++，指向下一个地址），方向，传输的方向；

配置传输计数器：DMA转运次数，是自减计数器，每次转运后自减一次，减为0，判断是否自动重装；

自动重装器：开启重装器时，计数器为0时，恢复计数器值；

M2M数据选择器：选择是硬件触发还是软件触发;

软件触发时，不能开启自动重装，否则DMA将不会停下来；

DMA使能；

更改计数器的值时，首先要失能DMA，更改后，重新使能DMA;

八、DMA请求

DMA请求:外设完成一次后，产生事件响应，产生特定的硬件触发源，配置M2M数据选择器，选择硬件触发，使能DMA，产生DMA触发源，去申请数据转运；

九、数据对齐方式：

数据宽度和对齐方式：

如果源地址寄存器和目标寄存器都为八位，则一一对应；

如果源地址寄存器为8位，目标寄存器为16位，则对应位不足补0，

如果源地址寄存器位16位，目标寄存器位8位，则保留低位，舍弃高位；

十、API

10.1API1数据转移DMA

功能：实现将SRAM中的数组A的数据，转移到SRAM中的数组B中，并用OLED显示；

思路：

1.RCC开启DMA时钟；

2.开启DMA通道；

3.初始化DMA；

4.使能DMA；

库函数分析：

void DMA_DeInit(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx);//复位DMA
void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct);//初始化DMA
void DMA_StructInit(DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct);//初始化结构体
void DMA_Cmd(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, FunctionalState NewState);//使能DMA
void DMA_ITConfig(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, uint32_t DMA_IT, FunctionalState NewState);//中断输出使能
void DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, uint16_t DataNumber); //传输寄存器配置
uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx);//返回传输计数器的值
FlagStatus DMA_GetFlagStatus(uint32_t DMAy_FLAG);//获取标志位状态
void DMA_ClearFlag(uint32_t DMAy_FLAG);//清除标志位状态
ITStatus DMA_GetITStatus(uint32_t DMAy_IT);//获取中断标志位
void DMA_ClearITPendingBit(uint32_t DMAy_IT);//清除中断标志位

实现：

void DMA1_Init (uint32_t AddrA,uint32_t AddrB,uint16_t Size)第一个参数是源地址，第二个参数是目标地址

1.RCC开启DMA时钟；

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE)；

2.初始化DMA；

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=AddrA;外设地址

     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_Byte;数据宽度为1个字节
   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Enable;地址自增
   DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr=AddrB;存储器地址
   DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_Byte ;数据宽度为1个字节
   DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable ;地址自增
   DMA_InitStructure.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC;传输方向
   DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=Size;缓存区大小->计数器大小
   DMA_InitStructure.DMA_M2M=DMA_M2M_Enable;触发方式
   DMA_InitStructure.DMA_Mode=DMA_Mode_Normal;/传输模式，是否自动重装
   DMA_InitStructure.DMA_Priority=DMA_Priority_Medium ;优先级
   DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);

4.使能DMA；

DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);

改变计数器的值，先使能，在使能，判断标志位

功能：调用一次给DMA计数器赋值，并在此启动DMA;（可以使用重装器代替）

参数：无

返回值：无

void DMA_Trasfer(void)
{
   DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);
   DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1, DMA_Size);
   DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
   while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1) == RESET){};
   DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1);
}

其中DMA_Size要使用初始化函数中的Size，此时可以定义一个全局变量；全部流程如下；