什么是DMA
DMA，全稱直接存儲器訪問（Direct Memory Access），是一種允許硬件子系統直接讀寫系統內存的技術，無需中央處理單元（CPU）的介入。下面是DMA的工作原理概述：
數據傳輸觸發：DMA傳輸可以由CPU指令觸發，也可以由硬件事件（如一個外設準備好數據）自動觸發。
外設和內存之間的數據交換：一旦DMA傳輸開始，DMA控制器會將數據從源地址直接傳送到目的地址。源地址常常是外設的數據寄存器，目的地址通常是內存中的一個緩沖區；反之亦然。
CPU解放：在沒有DMA的情況下，CPU需要執行多個指令來完成數據的傳送，包括數據的讀取和寫入操作。當使用DMA時，CPU只需初始化傳輸，之后DMA控制器將自動處理數據傳送，CPU則可以執行其他任務。
傳輸完成中斷：當所有數據都被傳輸至目的地之后，DMA控制器會向CPU發送一個中斷信號。這個中斷告知CPU數據已經成功傳輸完畢，CPU隨后可以進行后續處理，比如停止DMA，處理數據，或重新初始化另一次DMA傳輸。
優先級和通道：DMA控制器可能有多個通道，每個通道可以獨立配置并與特定的外設關聯。在多通道DMA系統中，可能會有優先級設置，以決定哪個DMA請求被優先處理。
DMA是提高數據傳輸效率、減少CPU負荷、優化系統性能的有效手段，特別是在處理高速數據流或頻繁數據傳輸時。在嵌入式系統和計算機架構中，有了DMA，CPU就可以更有效地處理邏輯計算和數據處理任務，而不是花費大量時間在數據移動上。
DMA可以用于哪些數據傳輸方式？
DMA 可以用于多種數據傳輸方式，包括：
1、內存到內存：數據可以直接從一個內存地址復制到另一個內存地址，無需CPU的介入。
2、外設到內存：數據從外設（如ADC，UART接收緩沖區，SPI等）直接傳輸到內存。這通常用于從外設讀取數據時。
3、內存到外設：數據從內存直接傳輸到外設（如DAC，UART發送緩沖區，SPI等）。這通常在向外設寫入數據時使用。
4、外設到外設：雖然不是所有DMA控制器都支持這個功能，但有些高級系統允許直接從一個外設到另一個外設的數據傳輸，不經過內存。
這些傳輸方式中，最常見的使用場景是外設到內存和內存到外設。因為這可以大幅度減輕CPU的工作負擔，尤其是在數據流量較大時，如從網絡接口接收數據包，或向圖形處理器發送圖像數據。?
DMA初始化的步驟有哪些？
DMA初始化的步驟通常如下所示：
1、DMA控制器時鐘使能：
通過 RCC（Reset and Clock Control）模塊使能 DMA 控制器的時鐘。
2、DMA通道配置：
? ? ? ? a、為目標 DMA 通道配置傳輸方向（從內存到外設、從外設到內存或者內存到內存）。
? ? ? ? b、設置源地址和目的地址及其增量模式（地址在傳輸后是否遞增）。
? ? ? ? c、配置數據大小（傳輸的數據寬度，一般為8位、16位或32位）。
? ? ? ? d、設定傳輸數據的數量（數據塊大小）。
3、外設配置：
如果外設（如 ADC, UART, SPI）使用 DMA 進行數據傳輸，需要在外設的配置中使能相應的 DMA 傳輸請求。
4、中斷配置（可選）：
根據實際需要，可以配置并使能傳輸完成、半傳輸完成及傳輸錯誤中斷。
5、DMA流控制（如果適用）：
在某些情況下，特別是在使用雙緩沖或循環模式時，可能需要配置 DMA 流控制。
6、啟動DMA傳輸：
使用相應的庫函數或直接通過控制寄存器啟動 DMA 傳輸。
重要寄存器
STM32微控制器中的DMA（直接存儲器訪問）寄存器包括幾組關鍵的控制和狀態寄存器，用于管理和監控DMA的操作。具體的寄存器會根據STM32的不同系列及其內部架構的差異而有所不同，但一般而言，一個DMA通道會涉及以下幾個主要寄存器：
1、DMA控制寄存器 (DMA_CCRx)：
控制傳輸的基本配置，包括傳輸方向、傳輸模式（正常或循環模式）、優先級、內存和外設大小、內存增量模式、外設增量模式等。
2、DMA數量寄存器 (DMA_CNDTRx)：
包含被傳輸數據的數量。一次DMA操作開始前，此寄存器需要被加載。
3、DMA外設地址寄存器 (DMA_CPARx)：
保存外部外設的基地址。
4、DMA內存地址寄存器 (DMA_CMARx)：
保存內存的基地址。這是數據要被傳輸到或從中傳輸出的內存位置。
5、DMA狀態寄存器 (DMA_ISR)：
表示每個通道的狀態，包括傳輸完成、半傳輸、傳輸錯誤和全局中斷標志。
6、DMA標志清除寄存器 (DMA_IFCR)：
用于清除特定通道的中斷標志位。
DMA的狀態寄存器具體表示了哪些通道的狀態？
DMA的狀態寄存器提供了關于各通道傳輸狀態的具體信息，主要包括：
1、傳輸完成（TC）：指示相應DMA通道是否已經完成所配置的數據傳輸任務。
2、半傳輸（HT）：指示相應DMA通道是否已經完成一半的數據傳輸（對于某些應用可能需要在傳輸一半時進行處理）。
3、傳輸錯誤（TE）：如果DMA通道在傳輸過程中遇到錯誤，該標志會被置位。
這些狀態可以用來觸發中斷服務程序（Interrupt Service Routines, ISRs), 允許軟件響應DMA傳輸的完成或錯誤。開發者通常會在對應的中斷處理函數中檢查這些狀態，以確定傳輸是否成功，或者是否需要采取措施來處理錯誤情況。
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DMA的中斷服務程序是如何觸發的？
DMA的中斷服務程序（ISR）是通過設置DMA控制寄存器中的中斷使能位來觸發的。具體觸發步驟如下：
1、使能中斷：在初始化DMA時，你需要在DMA通道的控制寄存器（DMA_CCRx）中使能傳輸完成中斷、半完成中斷和/或傳輸錯誤中斷。
2、配置NVIC：在嵌套向量中斷控制器（NVIC）中，你需要為對應的DMA通道中斷配置優先級，并使能中斷。
3、中斷發生：
? ? ? ? a、當DMA傳輸完指定數量的數據后，如果啟用了傳輸完成中斷，DMA控制器將設置狀態寄存器（DMA_ISR）的傳輸完成標志（TC）。
? ? ? ?b、 如果啟用了半傳輸中斷，當傳輸完成一半的數據量時，DMA控制器將設置狀態寄存器的半傳輸完成標志（HT）。
? ? ? ? c、如果在傳輸過程中發生任何錯誤，如FIFO溢出或者總線錯誤等，DMA控制器將設置狀態寄存器的傳輸錯誤標志（TE）。
4、中斷處理：一旦相應的標志位被置位，如果NVIC中對應的中斷已使能，CPU將暫停當前任務，跳轉到對應的中斷服務程序執行中斷處理代碼。
5、中斷標志清除：在中斷服務程序中，需要手動清除DMA的狀態寄存器中的中斷標志位，以防止重復進入中斷服務程序。
通過以上步驟，STM32 中的DMA中斷服務程序可以在特定的事件發生時被觸發，以便進行如數據處理、錯誤處理等操作。
代碼演示
下面是一個簡單的STM32程序例子，用于演示如何使用DMA將數據從一個數組復制到另一個數組（內存到內存的DMA傳輸）
#include "stm32f4xx.h"
// 定義數組大小
#define ARRAYSIZE 5
// 定義源數組和目標數組
uint32_t srcArray[ARRAY_SIZE] = {1, 2, 3, 4, 5};
uint32_t destArray[ARRAY_SIZE] = {0, 0, 0, 0, 0};
void DMA_Config(void)
{// 手動使能DMA1時鐘RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1, ENABLE);// 創建DMA初始化結構體并填入配置DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;DMA_DeInit(DMA1_Stream0); // 將DMA Stream恢復到初始狀態DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_0; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&srcArray; // 設置DMA源地址DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)&destArray; // 設置DMA目標地址DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToMemory; // 設置內存到內存模式DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = ARRAY_SIZE; // 傳輸的數據大小DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Enable; // 外設地址遞增DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; // 內存地址遞增DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word; // 32位數據寬度DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Word; // 32位數據寬度DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; // 設置為正常模式DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Low; // 設置優先級為低DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable; // FIFO模式禁用DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull; // FIFO閾值設置DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single; // 單次突發模式DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single; // 單次突發模式// 初始化DMADMA_Init(DMA1_Stream0, &DMA_InitStructure);// 使能DMA流DMA_Cmd(DMA1_Stream0, ENABLE);// 如果都是定期的規律的檢查傳輸狀態，可以留空這里// 如果你需要傳輸完成的通知，可能需要使用中斷和相應的服務函數
}
int main(void)
{// 系統初始化SystemInit();// 配置DMADMA_Config();// 在這里，我們假定系統只是簡單地執行一次內存到內存的復制// 復制完后，可以添加代碼檢查destArray數組中的值// 這里以簡單的檢查第一個元素是否等于1為例if (destArray[0] == 1){// 如果傳輸成功，將會進入到這里}// 主循環，程序可以繼續執行或者進入睡眠while (1){}
}
)
