STM32中的DMA

DMA介紹

什么是DMA?

????????DMA（Direct Memory Access，直接存儲器訪問）提供在外設與內存、存儲器和存儲器之間的高速數據傳輸使用。它允許不同速度的硬件裝置來溝通，而不需要依賴于CPU，在這個時間中，CPU對于內存的工作來說就無法使用。

????????簡單描述：就是一個數據搬運工！

DMA的意義

代替 CPU 搬運數據，為 CPU 減負。

1.數據搬運的工作比較耗時間；

2. 數據搬運工作時效要求高（有數據來就要搬走）；

3. 沒啥技術含量（CPU 節約出來的時間可以處理更重要的事）。

搬運數據的方式

有三種方式：存儲器到存儲器、存儲器到外設、外設到存儲器

存儲器→存儲器（例如：復制某特別大的數據buf）
存儲器→外設（例如：將某數據buf寫入串口TDR寄存器）
外設→存儲器（例如：將串口RDR寄存器寫入某數據buf）。

????????這里的外設指的是spi、usart、iic、adc 等基于APB1 、APB2或AHB時鐘的外設，而這里的存儲器包括自身的閃存(flash)或者內存(SRAM)以及外設的存儲設備都可以作為訪問地源或者目的地。

存儲器→存儲器

存儲器→外設?

外設→存儲器?

?DMA框圖

說明：利用DMA進行外設的數據搬運，首先，外設需向DMA1進項請求，然后，經過DMA的仲裁之后，DMA訪問外設的數據進行搬運。?

DMA控制器?

STM32F103 有 2 個 DMA 控制器， DMA1 有 7 個通道， DMA 2 有 5 個通道。

注意：

一個通道每次只能搬運一個外設的數據！！ 如果同時有多個外設的 DMA 請求，則按照優先級進行響應。 STM32F103C8T6 只有 DMA1 ！

DMA1有7個通道：

DMA2 有 5 個通道：?

DMA優先級管理?

優先級管理采用軟件+硬件：

軟件： 每個通道的優先級可以在DMA_CCRx寄存器中設置，有4個等級：最高級>高級>中級>低級。

硬件： 如果2個請求，它們的軟件優先級相同，則較低編號的通道比較高編號的通道有較高的優先權。比如：如果軟件優先級相同，通道2優先于通道4。

?DMA傳輸方式與指針遞增模式

傳輸方式

DMA_Mode_Normal （正常模式）	一次DMA數據傳輸完后，停止DMA傳送，也就是只傳輸一次。
DMA_Mode_Circular （循環傳輸模式）	當傳輸結束時，硬件自動會將傳輸數據量寄存器進行重裝，進行下一輪的數據傳輸。也就是多次傳輸模式。

指針遞增模式

????????外設和存儲器指針在每次傳輸后可以自動向后遞增或保持常量。當設置為增量模式時，下一個要傳輸的地址將是前一個地址加上增量值。

情況1：

情況2：（目標只有一個存儲數據的位置，例如:串口只有一個數據寄存器)

?DMA數據對齊方式

數據寬度大的轉移到數據寬度小的時候，低位保留高位截斷

DMA寄存器?

?DMA中斷狀態寄存器(DMA_ISR)

DMA中斷標志清除寄存器(DMA_IFCR)?

?DMA通道x配置寄存器(DMA_CCRx)(x = 1…7)

?DMA通道x傳輸數量寄存器(DMA_CNDTRx)(x = 1…7)

?16位寄存器，最多可以傳輸數量65536。

DMA通道x外設地址寄存器(DMA_CPARx)(x = 1…7)

DMA通道x存儲器地址寄存器(DMA_CMARx)(x = 1…7)?

DMA的庫函數

在hal.dma.c文件中的一些常用的函數：

打開dma1時鐘的函數：?

在hal.dma.h文件中的一些常用的宏函數：?

在hal_dma_ex.h文件中，獲取?傳輸完成標志位

在hal.def.h文件中還存在所需的下面的函數：?

?若要讀取外設的數據還需要相關串口的函數,如下：

?小實驗1：DMA內存到內存數據搬運

?實驗目的

使用DMA將一個大數組的數組搬運到另一個位置。

硬件清單

開發板、ST-Link、USB轉TTL

配置流程

文件代碼?

dma.c文件代碼

#include "dma.h"
#include "stdio.h"#define BUF_SIZE 16uint32_t src_buf[BUF_SIZE] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15};uint32_t dst_buf[BUF_SIZE] = {0};/**
* @breif    DMA的初始化函數
* @note     打開時鐘，配置相關參數
* @param    無
* @retval   無
*/
DMA_HandleTypeDef dma_handle = {0};
void dma_init(void){__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();dma_handle.Instance = DMA1_Channel1;dma_handle.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_MEMORY;           /* 搬運數據的方式：內存到內存，外設到內存，內存到外設 *///內存相關的配置dma_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;     /* 源：內存數據對齊模式：一般是8位 */dma_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;                   /* 源：內存數據指針遞增的方式 */dma_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;  /* 目標：外設數據對齊模式：一般是8位 */dma_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_ENABLE;                /* 目標：外設數據指針遞增的方式 */dma_handle.Init.Mode = DMA_NORMAL;                          /* 傳輸的模式：循環，不循環。內存到內存不支持循環模式 */dma_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;             /* 通道的優先級設置：有四種*/HAL_DMA_Init(&dma_handle);}/**
* @breif    封裝一個函數進行數據的轉運
* @note     利用DMA_Start函數進行數據的搬運，當搬運完成后查看標志位是否置1，然后進行打印
* @note     在DMA_Start()函數中，數據的長度要寫成sizeof(uint32_t)*BUF_SIZE,不能寫成BUF_SIZE
* @param    無
* @retval   無
*/
void dma_transmit(void){HAL_DMA_Start(&dma_handle,(uint32_t)src_buf,(uint32_t)dst_buf,sizeof(uint32_t)*BUF_SIZE);while(__HAL_DMA_GET_FLAG(&dma_handle,DMA_FLAG_TC1) == RESET);for(uint16_t i = 0;i < BUF_SIZE;i++){printf("傳輸的數據是：%d \r\n",dst_buf[i]);}        
}

dma.h文件代碼?

#ifndef __DMA_H__
#define __DMA_H__
#include "stm32f1xx.h"void dma_init(void);
void dma_transmit(void);#endif

mian.c文件代碼?

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "uart1.h"
#include "dma.h"int main(void)
{HAL_Init();                         /* 初始化HAL庫 */stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 設置時鐘, 72Mhz */led_init();                         /* LED初始化 */uart1_init(115200);printf("hello,world");dma_init();dma_transmit();while(1){ }
}

?注意事項：

關于數據傳輸中最后一行出現異常值（如從15突然跳變到1073872904），如下所示：

原因：緩沖區溢出或內存越界

解決方式：將上面的等號去掉，就會正常。

*****關于dma.c文件中的while循環中的判斷條件：==RESET，而不能用!=SET*****

原因：!= SET 還可能代表其他未定義的狀態，例如：硬件錯誤、無效參數，導致條件判斷不準確。

因此，要直接使用官方推薦條件，可避免兼容性的問題。

小實驗2：內存到外設數據轉運

?實驗目的

使用DMA將一個大數據通過串口1發送

硬件清單

開發板、ST-Link、USB轉TTL

配置流程?

文件代碼?

?dma.c文件代碼

#include "dma.h"
#include "stdio.h"
extern UART_HandleTypeDef uart1_handle;/**
* @breif    DMA的初始化函數
* @note     打開時鐘，配置相關參數
* @param    無
* @retval   無
*/
DMA_HandleTypeDef dma_handle = {0};
void dma_init(void){__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();dma_handle.Instance = DMA1_Channel4;                        /* 查看表格：看所需的DMA通道:通道4， */dma_handle.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;           /* 搬運數據的方式：內存到內存，外設到內存，內存到外設 *///內存相關的配置dma_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;     /* 源：內存數據對齊模式：一般是8位 */dma_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;                   /* 源：內存數據指針遞增的方式 */dma_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;  /* 目標：外設數據對齊模式：一般是8位 */dma_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;               /* 目標：串口發送寄存器數據指針是不能遞增的 */dma_handle.Init.Mode = DMA_NORMAL;                          /* 傳輸的模式：循環，不循環。內存到內存不支持循環模式 */dma_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;             /* 通道的優先級設置：有四種*/HAL_DMA_Init(&dma_handle);__HAL_LINKDMA(&uart1_handle,hdmatx,dma_handle);             /* 將內存和外設的地址進行連接，注意：dma句柄前面不用加&*/   
}/**
* @breif    封裝一個函數進行數據的轉運
* @note     利用DMA_Start函數進行數據的搬運，當搬運完成后查看標志位是否置1，然后進行打印
* @note     在DMA_Start()函數中，數據的長度要寫成sizeof(uint32_t)*BUF_SIZE,不能寫成BUF_SIZE
* @param    無
* @retval   無
*/

?dma.h文件代碼

#ifndef __DMA_H__
#define __DMA_H__
#include "stm32f1xx.h"void dma_init(void);#endif

main.c文件代碼?

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "uart1.h"
#include "dma.h"extern UART_HandleTypeDef uart1_handle;
uint8_t send_buf[1000] = {0};int main(void)
{HAL_Init();                         /* 初始化HAL庫 */stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 設置時鐘, 72Mhz */led_init();                         /* LED初始化 */uart1_init(115200);
//    printf("hello,world");dma_init();int i = 0;for(i = 0; i < 1000;i++){send_buf[i] = 'A';}HAL_UART_Transmit_DMA(&uart1_handle,send_buf,1000);while(1){ }
}

總結：

本代碼是將內存中的數據轉運到串口的發送數據的寄存器中，利用的函數HAL_UART_Transmit_DMA()函數，然后通過串口打印到串口調試助手的界面上。
與利用printf函數不同；
在將數據由內存轉運到內存中時，利用的是HAL_DMA_Start（）函數，通過判斷傳輸完成標志位的函數__HAL_DMA_GET_FLAG()函數 ==SET(表明數據傳輸完成)。，然后利用printf（）函數將數據打印出來。
在dma.c和main.c文件中用到串口初始化函數的句柄，所以，要注意利用extern聲明一下外部變量。

實驗現象

小實驗3：DMA外設到寄存器內存數據搬運?

實驗目的

使用DMA接收串口的數據

硬件清單

開發板、ST-Link、USB轉TTL?

函數的意義：聲明一個接收緩沖區（數組）；這個函數返回接收完數據后剩余的數組長度。

可以用來計算，傳輸數據的長度：?

例：

uart1_rx_len = UART1_RX_BUF_SIZE-__HAL_DMA_GET_COUNTER(&dma_handle);

配置流程?

文件代碼?

dma.c文件代碼

#include "dma.h"
#include "stdio.h"
extern UART_HandleTypeDef uart1_handle;extern uint8_t uart1_rx_buf[UART1_RX_BUF_SIZE];                                    /* UART1接收緩沖區 *//**
* @breif    DMA的初始化函數
* @note     打開時鐘，配置相關參數
* @param    無
* @retval   無
*/
DMA_HandleTypeDef dma_handle = {0};
void dma_init(void){__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();dma_handle.Instance = DMA1_Channel5;                        /* 查看表格：UART1_RX的DMA通道:通道5 */dma_handle.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;           /* 搬運數據的方式：內存到內存，外設到內存，內存到外設 *///內存相關的配置dma_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;     /* 源：內存數據對齊模式：一般是8位 */dma_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;                   /* 源：內存數據指針遞增的方式 */dma_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;  /* 目標：外設數據對齊模式：一般是8位 */dma_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;               /* 目標：串口發送寄存器數據指針是不能遞增的 */dma_handle.Init.Mode = DMA_NORMAL;                          /* 傳輸的模式：循環，不循環。內存到內存不支持循環模式 */dma_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;             /* 通道的優先級設置：有四種*/HAL_DMA_Init(&dma_handle);__HAL_LINKDMA(&uart1_handle,hdmarx,dma_handle);             /* 將內存和外設的地址進行連接，注意：dma句柄前面不用加&*/  HAL_UART_Receive_DMA(&uart1_handle,uart1_rx_buf,UART1_RX_BUF_SIZE);  /* 打開串口的DMA數據轉運，*/
}

?dma.h文件代碼

#ifndef __DMA_H__
#define __DMA_H__
#include "stm32f1xx.h"#define UART1_RX_BUF_SIZE            128
void dma_init(void);#endif

uart1.c文件代碼?

main.c文件代碼?

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "uart1.h"
#include "dma.h"int main(void)
{HAL_Init();                         /* 初始化HAL庫 */stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 設置時鐘, 72Mhz */led_init();                         /* LED初始化 */uart1_init(115200);printf("hello,world\r\n");dma_init();while(1){ }
}