代码收藏家 STM32 DMA（直接内存访问）详解
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1.简介
DMA（Direct Memory Access）直接存储器存取
DMA可以提供外设和存储器或者存储器和存储器之间的高速数据传输，无须CPU干预，节省了CPU的资源
12个独立可配置的通道： DMA1（7个通道）， DMA2（5个通道）
每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发
STM32F103C8T6 DMA资源：DMA1（7个通道）
2.存储器映射
| 类型 | 起始地址 | 存储器 | 用途 |
|---|---|---|---|
| ROM | 0x0800 0000 | 程序存储器Flash | 存储C语言编译后的程序代码 |
| 0x1FFF F000 | 系统存储器 | 存储BootLoader，用于串口下载 | |
| 0x1FFF F800 | 选项字节 | 存储一些独立于程序代码的配置参数 | |
| ROM | 0x2000 0000 | 运行内存SRAM | 存储运行过程中的临时变量 |
| 0x4000 0000 | 外设寄存器 | 存储各个外设的配置参数 | |
| 0xE000 0000 | 内核外设寄存器 | 存储内核各个外设的配置参数 |
对应到数据手册的
的
3.DMA框图
1. Cortex-M3 内核
核心组件：
2. 总线矩阵
总线矩阵（Bus Matrix）是 STM32 的通信枢纽，用于连接内核、外设、DMA 和存储资源。
主要功能：协调系统中各模块之间的数据传输。
连接模块：
3. DMA 控制器
DMA（Direct Memory Access）用于实现 外设与存储器 或 存储器之间 的数据直接传输，无需 CPU 干预，从而提高效率。
(1) DMA 控制器分类
图中显示了两个独立的 DMA 控制器：
(2) DMA 控制器内部结构
通道（Channel）：
仲裁器（Arbiter）：
(3) DMA 请求映射
DMA 控制器通过请求线与外设连接，用于启动传输。每个通道对应不同的外设请求源：
DMA1 请求：
DMA2 请求：
(4) AHB 从设备
DMA 控制器通过 AHB（Advanced High-performance Bus） 从设备接口连接内存和外设。
4. 外设桥（APB1 和 APB2）
APB（Advanced Peripheral Bus）是挂载外设的低速总线，分为 APB1 和 APB2 两部分：
APB1（低速外设）：
APB2（高速外设）：
DMA 控制器可以从 APB1 或 APB2 请求数据传输。例如：
5. Flash 和 SRAM
Flash：
SRAM：
6. RCC（复位与时钟控制）
作用：控制系统时钟信号，为 DMA、外设、总线等模块提供工作时钟。
与 DMA 关系：
4.DMA基本结构图
\1. 外设与存储器的配置
(1) 外设
配置参数：
(2) 存储器
配置参数：
\2. 数据传输方向
DMA 的数据传输有三种模式：
外设到存储器：
存储器到外设：
存储器到存储器（M2M）：
方向的设置由 DMA 的控制寄存器决定，通常是用户根据传输需求手动配置。
\3. DMA 的触发方式
DMA 传输需要一个触发信号，触发方式有两种：
硬件触发：
软件触发：
触发信号进入 DMA 后，DMA 控制器根据配置启动数据传输。
\4. DMA 的核心模块
(1) 外设寄存器
(2) 传输计数器
作用：记录需要传输的数据量。
工作过程：
配置方式：用户需要设置总的数据传输数量。
(3) 自动重装器
作用：支持循环模式。
用途：常用于持续采样的场景，例如 ADC 连续采样的数据传输。
\5. 数据传输路径
DMA 的数据传输涉及以下几个路径：
在传输过程中，数据宽度和地址的自增与否由配置决定：
如果地址自增：
如果地址固定：
\6. 开关控制
DMA 传输的启停由用户手动控制或由硬件自动控制。
开关控制寄存器的主要作用：
\7. 传输状态与中断
DMA 工作中可能会产生以下状态信号：
中断的使用可以让 DMA 实现完全自动化的数据传输，CPU 只需响应完成中断即可处理数据。
\8. 工作流程总结
- 配置 DMA 通道：
- 启动 DMA：
- 数据传输：
- 后续处理：
5.DMA请求
STM32F103C8T6 DMA资源：DMA1（7个通道）
不同的通道开始请求转运的所对应的引脚有所不同，如果硬件请求，各个通道之间是不同的。如果是软件请求，则不受通道几的局限。
主要是对应基本结构图的这一部分：
6.数据宽度与对齐
当外设和存储器需要转运的数据的宽度决定了需要传输的操作，也就是如何去转运。大概就是如果大的数据转进小的，高位的数据就会舍去；如果小的数据转进大的，高位就会补0。
7.如何工作的
7.1 数据转运+DMA
目的就是将DataA的数据转运到DataB。
那么外设的起始地址就是填DataA的首地址，存储器的起始地址就是填DataB的首地址。
可以看出这里是存储器到存储器的转运，那么触发方式就是软件触发，是不需要硬件时机。
这种属于是复制转运，转运后DataA的数据并不会消失。
7.2 ADC扫描模式+DMA
左边是ADC转换，每一个通道转换完成后的数据会放进ADC_DR寄存器中，这时候就要通过DMA将其转运到存储器，防止下一个AD通道转后的编码数据将ADC_DR寄存器的上一个通道的数据给覆盖掉，因为对于常规的通道，是16个通道对应到一个寄存器的，只能临时存放一个通道的数据。
8.结构体和相关api
8.1 结构体
typedef struct
{
uint32_t DMA_PeripheralBaseAddr; /*!< Specifies the peripheral base address for DMAy Channelx. */
uint32_t DMA_MemoryBaseAddr; /*!< Specifies the memory base address for DMAy Channelx. */
uint32_t DMA_DIR; /*!< Specifies if the peripheral is the source or destination.
This parameter can be a value of @ref DMA_data_transfer_direction */
uint32_t DMA_BufferSize; /*!< Specifies the buffer size, in data unit, of the specified Channel.
The data unit is equal to the configuration set in DMA_PeripheralDataSize
or DMA_MemoryDataSize members depending in the transfer direction. */
uint32_t DMA_PeripheralInc; /*!< Specifies whether the Peripheral address register is incremented or not.
This parameter can be a value of @ref DMA_peripheral_incremented_mode */
uint32_t DMA_MemoryInc; /*!< Specifies whether the memory address register is incremented or not.
This parameter can be a value of @ref DMA_memory_incremented_mode */
uint32_t DMA_PeripheralDataSize; /*!< Specifies the Peripheral data width.
This parameter can be a value of @ref DMA_peripheral_data_size */
uint32_t DMA_MemoryDataSize; /*!< Specifies the Memory data width.
This parameter can be a value of @ref DMA_memory_data_size */
uint32_t DMA_Mode; /*!< Specifies the operation mode of the DMAy Channelx.
This parameter can be a value of @ref DMA_circular_normal_mode.
@note: The circular buffer mode cannot be used if the memory-to-memory
data transfer is configured on the selected Channel */
uint32_t DMA_Priority; /*!< Specifies the software priority for the DMAy Channelx.
This parameter can be a value of @ref DMA_priority_level */
uint32_t DMA_M2M; /*!< Specifies if the DMAy Channelx will be used in memory-to-memory transfer.
This parameter can be a value of @ref DMA_memory_to_memory */
}DMA_InitTypeDef;
\1. DMA_PeripheralBaseAddr
作用：设置外设的基地址，用于指定 DMA 数据传输的外设端地址。
典型值：
ADC1_BASE 或 USART1_BASE + DR_OFFSET。\2. DMA_MemoryBaseAddr
作用：设置存储器的基地址，用于指定 DMA 数据传输的存储器端地址。
典型值：
(uint32_t)&buffer，buffer 是存储数据的缓冲区。\3. DMA_DIR
作用：指定数据传输方向，是从外设到存储器还是从存储器到外设。
可选值：
DMA_DIR_PeripheralDST：数据从存储器传输到外设。DMA_DIR_PeripheralSRC：数据从外设传输到存储器。\4. DMA_BufferSize
作用：指定数据传输的大小，以数据单元（Data Unit）为单位。
说明：
DMA_PeripheralDataSize 或 DMA_MemoryDataSize 确定。\5. DMA_PeripheralInc
作用：指定外设地址在每次数据传输后是否自动递增。
可选值：
DMA_PeripheralInc_Enable：外设地址递增。DMA_PeripheralInc_Disable：外设地址固定不变。应用场景：
DMA_PeripheralInc_Disable。\6. DMA_MemoryInc
作用：指定存储器地址在每次数据传输后是否自动递增。
可选值：
DMA_MemoryInc_Enable：存储器地址递增。DMA_MemoryInc_Disable：存储器地址固定不变。应用场景：
Enable。Disable。\7. DMA_PeripheralDataSize
作用：设置外设数据宽度。
可选值：
DMA_PeripheralDataSize_Byte：8 位。DMA_PeripheralDataSize_HalfWord：16 位。DMA_PeripheralDataSize_Word：32 位。说明：需根据外设的寄存器宽度进行设置。例如，USART 数据寄存器为 8 位时，应选择 Byte。
\8. DMA_MemoryDataSize
作用：设置存储器数据宽度。
可选值：
DMA_MemoryDataSize_Byte：8 位。DMA_MemoryDataSize_HalfWord：16 位。DMA_MemoryDataSize_Word：32 位。说明：与 DMA_PeripheralDataSize 配合使用，确保数据传输正常。
\9. DMA_Mode
作用：设置 DMA 的操作模式（普通模式或循环模式）。
可选值：
DMA_Mode_Normal：普通模式，传输完成后停止。DMA_Mode_Circular：循环模式，传输完成后自动重新开始。说明：
\10. DMA_Priority
作用：设置 DMA 通道的优先级。
可选值：
DMA_Priority_Low：低优先级。DMA_Priority_Medium：中优先级。DMA_Priority_High：高优先级。DMA_Priority_VeryHigh：非常高优先级。说明：当多个 DMA 通道请求同时发生时，优先级高的通道会优先传输。
\11. DMA_M2M
作用：指定是否启用存储器到存储器（M2M）传输模式。
可选值：
DMA_M2M_Enable：启用 M2M 传输模式。DMA_M2M_Disable：禁用 M2M 传输模式。说明：
以下是一个配置 DMA 用于 ADC 连续采样的示例：
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR; // ADC 数据寄存器地址
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)ADC_Buffer; // 存储采样数据的缓冲区地址
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; // 数据从外设到存储器
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 100; // 传输 100 个数据单元
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;// 外设地址不递增
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; // 存储器地址递增
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; // 外设数据宽度为 16 位
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; // 存储器数据宽度为 16 位
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; // 循环模式
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; // 高优先级
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; // 禁用内存到内存模式
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure); // 初始化 DMA 通道 1
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); // 启用 DMA
8.2 api
1. void DMA_DeInit(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx)
作用：
参数：
DMAy_Channelx：指定需要重置的 DMA 通道，DMA1_Channel1 ~ DMA1_Channel7，或 DMA2_Channel1 ~ DMA2_Channel5。使用场景：
代码示例：
DMA_DeInit(DMA1_Channel1); // 重置 DMA1 通道 1
2. void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct)
作用：
DMA_InitTypeDef 结构体配置指定的 DMA 通道。参数：
DMAy_Channelx：指定 DMA 通道（同上）。DMA_InitStruct：指向包含 DMA 配置信息的初始化结构体。使用场景：
注意事项：
DMA_DeInit 复位通道后再初始化。DMA_InitTypeDef 中的所有参数。代码示例：
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR; // 外设基地址
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)ADC_Buffer; // 存储器基地址
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; // 数据方向
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 100; // 数据大小
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; // 循环模式
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure); // 初始化 DMA 通道
3. void DMA_StructInit(DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct)
作用：
DMA_InitTypeDef 初始化为默认值。参数：
DMA_InitStruct：指向 DMA_InitTypeDef 结构体的指针。默认值：
DMA_DIR_PeripheralDST0ByteLowNormal使用场景：
DMA_Init 之前，调用此函数初始化结构体，再根据需求修改。代码示例：
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
DMA_StructInit(&DMA_InitStructure);
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR; // 修改部分配置
4. void DMA_Cmd(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, FunctionalState NewState)
作用：
参数：
DMAy_Channelx：指定 DMA 通道。NewState：DMA 通道状态，ENABLE（启用）或 DISABLE（禁用）。使用场景：
代码示例：
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); // 启用 DMA 通道 1
5. void DMA_ITConfig(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, uint32_t DMA_IT, FunctionalState NewState)
作用：
参数：
DMAy_Channelx：指定 DMA 通道。DMA_IT：要配置的中断源，可以是以下值：DMA_IT_TC：传输完成中断。DMA_IT_HT：半传输完成中断。DMA_IT_TE：传输错误中断。NewState：中断状态，ENABLE（启用）或 DISABLE（禁用）。使用场景：
代码示例：
DMA_ITConfig(DMA1_Channel1, DMA_IT_TC, ENABLE); // 启用传输完成中断
6. void DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, uint16_t DataNumber)
作用：
参数：
DMAy_Channelx：指定 DMA 通道。DataNumber：传输的数据单元数量。使用场景：
代码示例：
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1, 50); // 设置传输 50 个数据单元
7. uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx)
作用：
参数：
DMAy_Channelx：指定 DMA 通道。返回值：
使用场景：
代码示例：
uint16_t remaining = DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel1);
8. FlagStatus DMA_GetFlagStatus(uint32_t DMAy_FLAG)
作用：
参数：
DMAy_FLAG：要检查的标志位，可以是以下值：DMA1_FLAG_TC1：通道 1 传输完成标志。DMA1_FLAG_HT1：通道 1 半传输标志。DMA1_FLAG_TE1：通道 1 传输错误标志。返回值：
SET 或 RESET。代码示例：
if (DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1) == SET) {
// 传输完成
}
9. void DMA_ClearFlag(uint32_t DMAy_FLAG)
作用：
参数：
DMAy_FLAG：要清除的标志位。代码示例：
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1); // 清除通道 1 的传输完成标志
10. ITStatus DMA_GetITStatus(uint32_t DMAy_IT)
作用：
参数：
DMAy_IT：要检查的中断标志，可以是以下值：DMA1_IT_TC1：通道 1 传输完成中断。DMA1_IT_HT1：通道 1 半传输中断。DMA1_IT_TE1：通道 1 传输错误中断。返回值：
SET 或 RESET。代码示例：
if (DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC1) == SET) {
// 处理传输完成中断
}
11. void DMA_ClearITPendingBit(uint32_t DMAy_IT)
作用：
参数：
DMAy_IT：要清除的中断标志。代码示例：
DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC1); // 清除传输完成中断挂起位
这些函数为 DMA 的初始化、启动、状态检查和中断处理提供了全面的支持。在使用时，需按顺序完成以下步骤：
- 调用
DMA_DeInit清除通道配置。 - 调用
DMA_StructInit初始化结构体，并配置相关参数。 - 调用
DMA_Init配置 DMA 通道。 - 调用
DMA_Cmd启用 DMA。 - 在传输完成或中断触发时，使用状态检查和标志清除函数。
9.实验
9.1 DMA转运
📎8-1 DMA数据转运.zip
User：
Hardware：
System：
9.2 DMA+AD多通道
📎8-2 DMA+AD多通道.zip
作者：憧憬一下
