代码收藏家技术教程 2024-02-03

STM32 DMA技术解析及应用指南

STM32——DMA

1.DMA介绍

什么是DMA？

DMA(Direct Memory Access，直接存储器访问) 提供在外设与内存、存储器和存储器、外设与外设之间的高速数据传输使用。它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依赖于CPU，在这个时间中，CPU对于内存的工作来说就无法使用。

DMA是一个数据搬运工

DMA的意义

代替 CPU 搬运数据，为 CPU 减负。

数据搬运的工作比较耗时间；
数据搬运工作时效要求高（有数据来就要搬走）；
没啥技术含量（CPU 节约出来的时间可以处理更重要的事）。

搬运什么数据？

存储器、外设

这里的外设指的是spi、usart、iic、adc 等基于APB1 、APB2或AHB时钟的外设，而这里的存储器包括
自身的闪存(flash)或者内存(SRAM)以及外设的存储设备都可以作为访问地源或者目的。

三种搬运方式：

存储器→存储器（例如：复制某特别大的数据buf）

存储器→外设（例如：将某数据buf写入串口TDR寄存器）

外设→存储器（例如：将串口RDR寄存器写入某数据buf）

存储器→存储器

存储器->外设

外设->存储器

2.实验一、内存到内存搬运

实验要求

使用DMA的方式将数组A的内容复制到数组B中，搬运完之后将数组B的内容打印到屏幕。

用到的库函数

HAL_DMA_Start

HAL_StatusTypeDef HAL_DMA_Start(DMA_HandleTypeDef *hdma, uint32_t SrcAddress,
uint32_t DstAddress, uint32_t DataLength)

参数一：DMA_HandleTypeDef *hdma，DMA通道句柄

参数二：uint32_t SrcAddress，源内存地址

参数三：uint32_t DstAddress，目标内存地址

参数四：uint32_t DataLength，传输数据长度。注意：需要乘以sizeof(uint32_t)

返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL状态（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

__HAL_DMA_GET_FLAG

#define __HAL_DMA_GET_FLAG(__HANDLE__, __FLAG__) (DMA1->ISR & (__FLAG__))

参数一：HANDLE，DMA通道句柄

参数二：FLAG，数据传输标志。DMA_FLAG_TCx表示数据传输完成标志

返回值：FLAG的值（SET/RESET）

代码实现

开启数据传输
等待数据传输完成
打印数组内容

#define BUF_SIZE 16
// 源数组
uint32_t srcBuf[BUF_SIZE] = {
    0x00000000,0x11111111,0x22222222,0x33333333,
    0x44444444,0x55555555,0x66666666,0x77777777,
    0x88888888,0x99999999,0xAAAAAAAA,0xBBBBBBBB,
    0xCCCCCCCC,0xDDDDDDDD,0xEEEEEEEE,0xFFFFFFFF
};
// 目标数组
uint32_t desBuf[BUF_SIZE];
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    unsigned char temp[1]={ch};
    HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,0xffff);
    return ch;
}
main函数里：
    // 开启数据传输
    HAL_DMA_Start(&hdma_memtomem_dma1_channel1,
                  (uint32_t)srcBuf, (uint32_t)desBuf, sizeof(uint32_t) * BUF_SIZE);
// 等待数据传输完成
while(__HAL_DMA_GET_FLAG(&hdma_memtomem_dma1_channel1, DMA_FLAG_TC1) == RESET);
// 打印数组内容
for (i = 0; i < BUF_SIZE; i++)
    printf("Buf[%d] = %X\r\n", i, desBuf[i]);

3.实验二、内存到外设搬运

实验要求

使用DMA的方式将内存数据搬运到串口1发送寄存器，同时闪烁LED1。

用到的库函数

HAL_UART_Transmit_DMA

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData,
uint16_t Size)

参数一：UART_HandleTypeDef *huart，串口句柄

参数二：uint8_t *pData，待发送数据首地址

参数三：uint16_t Size，待发送数据长度

返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL状态（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

代码实现

准备数据
将数据通过串口DMA发送

#define BUF_SIZE 1000
// 待发送的数据
unsigned char sendBuf[BUF_SIZE];
main函数里
    // 准备数据
    for (i = 0; i < BUF_SIZE; i++)
        sendBuf[i] = 'A';
// 将数据通过串口DMA发送
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, sendBuf, BUF_SIZE);
while (1)
{
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);
    HAL_Delay(100);
}

3.外设到内存搬运

实验要求

使用DMA的方式将串口接收缓存寄存器的值搬运到内存中，同时闪烁LED1。

用到的库函数

__HAL_UART_ENABLE

#define __HAL_UART_ENABLE_IT(__HANDLE__, __INTERRUPT__) ((((__INTERRUPT__) >> 28U)
== UART_CR1_REG_INDEX)? ((__HANDLE__)->Instance->CR1 |= ((__INTERRUPT__) &
                                                         UART_IT_MASK)): \
    (((__INTERRUPT__) >> 28U)
     == UART_CR2_REG_INDEX)? ((__HANDLE__)->Instance->CR2 |= ((__INTERRUPT__) &
                                                              UART_IT_MASK)): \
    ((__HANDLE__)->Instance-
     >CR3 |= ((__INTERRUPT__) & UART_IT_MASK)))

参数一：HANDLE，串口句柄

参数二：INTERRUPT，需要使能的中断

返回值：无

HAL_UART_Receive_DMA

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData,uint16_t Size)

参数一：UART_HandleTypeDef *huart，串口句柄

参数二：uint8_t *pData，接收缓存首地址

参数三：uint16_t Size，接收缓存长度

返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL状态（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

__HAL_UART_GET_FLAG

#define __HAL_UART_GET_FLAG(__HANDLE__, __FLAG__) (((__HANDLE__)->Instance->SR &
(__FLAG__)) == (__FLAG__))

参数一：HANDLE，串口句柄

参数二：FLAG，需要查看的FLAG

返回值：FLAG的值

__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG

#define__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(__HANDLE__)__HAL_UART_CLEAR_PEFLAG(__HANDLE__)

参数一：HANDLE，串口句柄

返回值：无

HAL_UART_DMAStop

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef *huart)

参数一：UART_HandleTypeDef *huart，串口句柄

返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL状态（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

__HAL_DMA_GET_COUNTER

#define __HAL_DMA_GET_COUNTER(__HANDLE__) ((__HANDLE__)->Instance->CNDTR)

参数一：HANDLE，串口句柄

返回值：未传输数据大小

代码实现

main.c

uint8_t rcvBuf[BUF_SIZE]; // 接收数据缓存数组
uint8_t rcvLen = 0; // 接收一帧数据的长度
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE); // 使能IDLE空闲中断
HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rcvBuf,100); // 使能DMA接收中断
while (1)
{
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);
    HAL_Delay(300);
}

main.h

#define BUF_SIZE 100

stm32f1xx_it.c

extern uint8_t rcvBuf[BUF_SIZE];
extern uint8_t rcvLen;
void USART1_IRQHandler(void)
{
    /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
    /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
    HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
    /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
    if((__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE) == SET)) // 判断IDLE标志位是否被置位
    {
        __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1);// 清除标志位
        HAL_UART_DMAStop(&huart1); // 停止DMA传输，防止干扰
        uint8_t temp=__HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx);
        rcvLen = BUF_SIZE - temp; //计算数据长度
        HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, rcvBuf, rcvLen);//发送数据
        HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, rcvBuf, BUF_SIZE);//开启DMA
    }
    /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}