STM32—DMA框图学习笔记

简介

DMA 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，提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。由CPU初始化这个传输动作后，传输动作由DMA控制器来实现和完成的。DMA传输方式无需CPU控制。大大释放了CPU的性能。

不使用DMA的情况下，数据传输过程，会在后文，DMA传输过程后讲解。

特征：

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；

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）；

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。源和目标地址必须按数据传输宽度对齐；

支持循环的缓冲器管理；

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；

存储器和存储器间的传输、外设和存储器、存储器和外设之间的传输；

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

可编程的数据传输数目：最大为65535。

DMA控制器

以STM32F103芯片为例子，DMA1有7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。

从外设（TIMx[x=1~4]、ADC1、SPI1、SPI/I2S2、I2Cx[x=1、2]和USARTx[x=1~3]）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。各个通道的DMA1请求一览见下图：

DMA基本原理

DMA控制器和M3核心共享系统数据总线，执行直接存储器数据传输。当CPU和DMA同时访问相同的目标（RAM或外设）时，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。

DMA的工作框图

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。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。

解读每次DMA传送由3个操作组成：（从外设到存储器）

1. 从外设数据寄存器中取数据，放入到DMA中某寄存器（下文会介绍）

2. DMA中某寄存器数据放入存储器地址

3. 执行一次DMA某寄存器（跟上寄存器不同，下文同样会介绍）的递减操作，该寄存器包含未完成的操作数目

仲裁器

仲裁器根据通道请求的优先级来启动外设/存储器的访问。

优先权管理分2个阶段：

注意： 在大容量产品和互联型产品中，DMA1控制器拥有高于DMA2控制器的优先级。

补充：

1. 可以使能DAM1的多个通道，会发生多通道冲突同时请求，此刻，仲裁器发生了作用。

指针增量

外设和存储器的指针在每次传输后可以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，增量值取决于所选的数据宽度为1、2或4。

也只有在循环模式时配置才能达到效果

存储器到存储器模式

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。

注意：在大容量产品中，DMA2通道4和DMA2通道5的中断被映射在同一个中断向量上。在互联型产品中，DMA2通道4和DMA2通道5的中断分别有独立的中断向量。所有其他的DMA通道都有自己的中断向量。

寄存器

DMA通道x配置寄存器（DMA_CCRx）

作用：配置DMA通道模式、优先级、数据宽度、是否增量、传输方向、是否增量参数。

DMA通道x传输数量寄存器（DMA_CNDTRx）

作用：配置DMA通道的数据传输数量，范围为0-65535。

注意：

DMA通道x外设地址寄存器（DMA_CPARx）

作用：配置DMA通道的外设地址。比如使用串口1的数据引脚，则该寄存器必须写上0x40013804（其实就是串口数据寄存器的地址，&USART1->DR的值）。

注意：当通道已经开启（被使能），此时DMA通道外设地址寄存器就不能修改了。

DMA通道x存储器地址寄存器（DMA_CMARx）

作用：配置DMA通道存储器地址。

注意：当通道已经开启（被使能），此时DMA通道存储器地址寄存器就不能修改了。

DMA中断状态寄存器（DMA_ISR）

作用：可以获取DMA传输的状态标志。

注意：此寄存器为只读寄存器，所以在这些位被置位后只能通过其他的操作来清除。

DMA中断标志清除寄存器（DMA_IFCR）

作用：通过往寄存器内写1来清除DMA_ISR被置位的位。

DMA配置的一般步骤

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 
}          

MYDMA_Enable函数

传输数据量寄存器的值，在DMA的传输过程中，该值会随着传输的进行而减少，当该寄存器的值为0的时候，就代表着此次传输已经全部结束了。在没有设置循环模式的情况下，想要下一次DMA传输的时候，还保持原有的传输数据，就需要重新赋予该寄存器应有的值。

         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 

该寄存器在DMA使能的情况下，是一个只读寄存器，也就是说，要想改变这个寄存器，必须先要让DMA失能：

再次使用

判断DMA1通道4传输完成，这里需要用到一个标志位判断：

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; 
}

学习博客：【STM32】DMA基本原理、寄存器、库函数（DMA一般步骤）_stm32 dma工作原理-CSDN博客

文中大量参考、拷贝文档：【STM32】DMA基本原理、寄存器、库函数（DMA一般步骤）_stm32 dma工作原理-CSDN博客

作者：代码的小李子