模仿正點(diǎn)原子到STM32寄存器編寫-DMA

ID:413056 · 發(fā)表于 2021-4-29 02:28

本次實(shí)驗(yàn)我們是模仿正點(diǎn)原子的寄存器Demo來(lái)深入學(xué)習(xí)DMA的工作原理并來(lái)純手工敲寫DMA實(shí)驗(yàn)。DMA是可以存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器，外設(shè)與存儲(chǔ)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹＿@里我們

以串口1作為外設(shè)，BUFF[xx]字符數(shù)組作為存儲(chǔ)器的外設(shè)與存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)。

那怎么看中文參考手冊(cè)呢?

第一步：看手冊(cè)的核心要點(diǎn)。

1、

簡(jiǎn)介是表示用最簡(jiǎn)單的語(yǔ)言來(lái)描述那種模塊的大致內(nèi)容，所以這個(gè)我們必須看。

2、

模塊的特性我們也需要重點(diǎn)關(guān)注的，因?yàn)檫@里描述的東西在我們配置時(shí)極大可能需要了解的又可能疏忽的點(diǎn)。

3、

模塊處理過(guò)程是很重要的，我們根據(jù)理解它的處理過(guò)程來(lái)配置程序的。

4、

看到這個(gè)配置過(guò)程字眼，我們要知道，這是重點(diǎn)中的重點(diǎn)，因?yàn)槲覀兊氖歉鶕?jù)這個(gè)爹來(lái)配置程序的。

第二步：理解了上面的描述后，我們就要理解一下這個(gè)DMA的工作框圖。

紅色線：這表示我們?cè)谄匠４谕ㄐ诺臅r(shí)候我們是將usart_dr寄存器的值放入定義好的buff[xx]緩沖區(qū)里作為接收操作，而將字符串逐個(gè)的值賦予usart_dr寄存器作為輸出操作。

從字面理解來(lái)說(shuō)，這樣我們就要將MCU騰出的時(shí)間出進(jìn)行串口數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)發(fā)送了，這樣就消耗了MCU的一部分資源了。

藍(lán)色線：第一條線表示MCU與DMA的連線，是用來(lái)配置DMA用的。第二條線表示外設(shè)或存儲(chǔ)器與DMA的數(shù)據(jù)交互的，可以理解成它就是一個(gè)小型的MCU，能直接處理存儲(chǔ)器與寄存器之間的數(shù)據(jù)交互，不需要STM32這個(gè)MCU的參與，這大大減小了MCU資源占用。

第三步：配置的大致我們都知道后，我們要知道一個(gè)要點(diǎn)，但凡我們使用一個(gè)模塊的東西去操作另一個(gè)模塊的時(shí)候，這兩個(gè)模塊之間是沒(méi)有線路直接相連的，而且還有這么多個(gè)通道那種，那么我們就要查看映射表了。

藍(lán)色框就是我們要使用的外設(shè)了，它在DMA1模塊里的通道4。

第四步：開始寫寄存器操作的程序。（我們看著剛剛那個(gè)配置過(guò)程來(lái)寫程序）

配置DMA的基地址，上門圖可知，DMA這個(gè)模塊里面每個(gè)通道都有自己對(duì)應(yīng)的寄存器，那么我們配置寄存器也要相應(yīng)的分開配置那個(gè)通道的，所以我們基地址需要分開來(lái)。

基地址

上面程序里為什么還要分DMA_BASE呢？這需要我們?nèi)タ词謨?cè)一個(gè)地方,如下圖所示：

DMA_ISR和DMA_IFCR這兩個(gè)寄存器和下面的是有很明顯的區(qū)別的，下面的沒(méi)4個(gè)對(duì)應(yīng)一個(gè)通道，里面除了起始地址不一樣外，大小都一樣，所以配置時(shí)可以共用一個(gè)結(jié)構(gòu)體，而那個(gè)兩個(gè)就只能用一個(gè)不同的結(jié)構(gòu)體獨(dú)立出來(lái)了，也就是為什么用DMA_BASE的原因了。

寄存器的基地址在哪里找呢？如下圖可以查找到模塊的起始地址。

而每個(gè)通道的基地址就在DMA寄存器印象和復(fù)位這個(gè)表中查找，模塊起始地址加上表左邊的偏移量就是基地址了。

結(jié)構(gòu)體

這個(gè)結(jié)構(gòu)體就按照DMA寄存器印象和復(fù)位表來(lái)寫的。這里就步重復(fù)解釋了。

指針（每個(gè)通道結(jié)構(gòu)體和那個(gè)特別一點(diǎn)的只有兩個(gè)寄存器的結(jié)構(gòu)體）

有以上的環(huán)境基礎(chǔ)下，我們就可以開始配置DMA了。

配置

我們需要寄存器那些位呢？配置哪個(gè)寄存器就進(jìn)入哪個(gè)寄存器查詢相關(guān)位的功能，列入下圖2

圖1 圖2

好了下面開始配置

這個(gè)配置程序基本是根據(jù)手冊(cè)中描述通道配置來(lái)編寫的

（1打開時(shí)鐘 2設(shè)置外設(shè) 3設(shè)置存儲(chǔ)器 4傳輸?shù)臄?shù)量 5方向、是否循環(huán)模式、外設(shè)是否增量、存儲(chǔ)器是否增量、外設(shè)數(shù)據(jù)寬、存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寬、優(yōu)先級(jí)、什么模式啟動(dòng)）

這里我就說(shuō)一些重點(diǎn)，簡(jiǎn)單的自己看手冊(cè)，只有自己學(xué)會(huì)看手冊(cè)才學(xué)到東西。

sendlen=BUFFLEN; 這是用來(lái)保存你要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長(zhǎng)度，用來(lái)觸發(fā)你每次傳輸都是傳輸這個(gè)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。

循環(huán)模式：中文參考手冊(cè)有詳細(xì)解釋。

為什么要把外設(shè)和存儲(chǔ)器的位寬都設(shè)置8位：首先我們要理解一個(gè)過(guò)程DMA傳輸是將我們存儲(chǔ)器的值全部發(fā)送出去為止，那么8位為一個(gè)字節(jié)，在這個(gè)傳輸?shù)倪^(guò)程就是每次取存儲(chǔ)器1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵庠O(shè)，而外設(shè)也是一次取1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，那么實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)了。

編寫每次觸發(fā)DMA傳輸過(guò)程

這個(gè)沒(méi)什么好說(shuō)的，就是關(guān)閉上一次已經(jīng)傳輸完成的；重置它的傳輸量，因?yàn)槊看蝹鬏敂?shù)據(jù)它都會(huì)以傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)遞減1的形式遞減至0，并且它不會(huì)自己重載回去（循環(huán)模式就可以遞減至0又重載）；開啟新的DMA傳輸。

編寫主程序

配置完后就將我們準(zhǔn)備好的存儲(chǔ)器寫滿內(nèi)容，然后進(jìn)行DMA傳輸，在串口中觀看。

1、

自己定義一個(gè)存儲(chǔ)器，記得要大點(diǎn)，假設(shè)我們配置的是波特率為115200，那么就說(shuō)明數(shù)據(jù)傳輸速率115200bit/s = 14400字節(jié)/s，而我們用34000個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)脑�，一個(gè)DMA傳輸過(guò)程大概花費(fèi)的時(shí)間是34000/14400=2.36s左右。

2、

我們使用串口作為外設(shè)

3、

串口1在DMA通道1，外設(shè)為串口USART_DR，存儲(chǔ)器SendBuff，存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

4、弄個(gè)什么循環(huán)的把存儲(chǔ)器SendBuff的數(shù)據(jù)灌滿。例如下圖

5、

開啟數(shù)據(jù)傳輸,上面紅框框里的是我們將本來(lái)使用復(fù)用的PA9口作為發(fā)送端換成了DMA->USART1_TX上（這個(gè)東西就類似與GPIO口復(fù)用成串口等這樣）

上面虛線這行代碼是用不了的，若想顯示它傳輸?shù)陌俜直�，就需要用OLED屏或者使用串口2等方式顯示（原因是因?yàn)镈MA直接控制USART1_DR寄存器的，不需要MCU參與，導(dǎo)致USART1_DR這個(gè)一直被占用，就打印出傳輸過(guò)程的百分比量了）

完整程序：

#include "stdio.h"
#include "gpio.h"
#include "USART1.h"
#include "delay_ms.h"
#include "clock.h"
#include "USART1.h"
#include "key.h"
#include "DMA.h"
const u8 Text_Buff[]="鄧家文使用STM32F103 DMA串口實(shí)驗(yàn)";
u16 str_len=sizeof(Text_Buff); //str_len將要發(fā)送字符的長(zhǎng)度
u8 SendBuff[34000]; //發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū) DMA( 寄存器->存儲(chǔ)器SendBuff )
u16 KeyKind=0; //key_kind按鍵類
float pro=0; //進(jìn)度條
u16 i,mask,tt; //循環(huán)體使用的臨時(shí)變量
int main(void)
{
RCC_Config(9); //72MHz
delay_init1(72); //打開延時(shí)
GPIO_Init(); //初始化LED口
USART_INIT(72,115200); //初始化串口
key_init(); //初始化按鍵
DMA_INIT(DMA_Channel4,(u32)&USART1->USART_DR,(u32)SendBuff,34000); //寄存器，存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器大小
for(i=0;i<34000;i++)//填充數(shù)據(jù)到SendBuff
{
if(tt>=str_len)//加入換行符
{
if(mask)
{
SendBuff[i]=0x0a;
tt=0;
}else
{
SendBuff[i]=0x0d;
mask++;
}
}else//復(fù)制TEXT_TO_SEND語(yǔ)句
{
mask=0;
SendBuff[i]=Text_Buff[tt];
tt++;
}
}
while(1)
{
KeyKind=key_scan(0);
if(KeyKind==2)
{
GPIOB->GPIO_ODR^=1<<5;
USART1->USART_CR3=1<<7; //使能串口1的DMA發(fā)送
DMA_OneSend(DMA_Channel4); //開啟一次發(fā)送
while(1)
{
if(DMA->DMA_ISR&(1<<13)) //等待通道1傳輸完成
{
DMA->DMA_IFCR|=1<<13; //清除通道1傳輸完成標(biāo)志
break;
}
pro=DMA_Channel4->DMA_CNDTR;//獲取當(dāng)前剩余數(shù)據(jù)量
pro=1-pro/34000; //獲取百分比
pro*=100; //得到整數(shù)的百分比
printf("residue:%f\r\n",pro);
}
}
}
}

復(fù)制代碼

二、DMA.h

#include "stdio.h"
#include "gpio.h"
#include "USART1.h"
#include "delay_ms.h"
#include "clock.h"
#include "USART1.h"
#include "key.h"
#include "DMA.h"
const u8 Text_Buff[]="鄧家文使用STM32F103 DMA串口實(shí)驗(yàn)";
u16 str_len=sizeof(Text_Buff); //str_len將要發(fā)送字符的長(zhǎng)度
u8 SendBuff[34000]; //發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū) DMA( 寄存器->存儲(chǔ)器SendBuff )
u16 KeyKind=0; //key_kind按鍵類
float pro=0; //進(jìn)度條
u16 i,mask,tt; //循環(huán)體使用的臨時(shí)變量
int main(void)
{
RCC_Config(9); //72MHz
delay_init1(72); //打開延時(shí)
GPIO_Init(); //初始化LED口
USART_INIT(72,115200); //初始化串口
key_init(); //初始化按鍵
DMA_INIT(DMA_Channel4,(u32)&USART1->USART_DR,(u32)SendBuff,34000); //寄存器，存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器大小
for(i=0;i<34000;i++)//填充數(shù)據(jù)到SendBuff
{
if(tt>=str_len)//加入換行符
{
if(mask)
{
SendBuff[i]=0x0a;
tt=0;
}else
{
SendBuff[i]=0x0d;
mask++;
}
}else//復(fù)制TEXT_TO_SEND語(yǔ)句
{
mask=0;
SendBuff[i]=Text_Buff[tt];
tt++;
}
}
while(1)
{
KeyKind=key_scan(0);
if(KeyKind==2)
{
GPIOB->GPIO_ODR^=1<<5;
USART1->USART_CR3=1<<7; //使能串口1的DMA發(fā)送
DMA_OneSend(DMA_Channel4); //開啟一次發(fā)送
while(1)
{
if(DMA->DMA_ISR&(1<<13)) //等待通道1傳輸完成
{
DMA->DMA_IFCR|=1<<13; //清除通道1傳輸完成標(biāo)志
break;
}
pro=DMA_Channel4->DMA_CNDTR;//獲取當(dāng)前剩余數(shù)據(jù)量
pro=1-pro/34000; //獲取百分比
pro*=100; //得到整數(shù)的百分比
printf("residue:%f\r\n",pro);
}
}
}
}

復(fù)制代碼

三、DMA.c

#include "DMA.h"
#include "delay_ms.h"
u16 sendlen; //保存DMA每次數(shù)據(jù)傳送的長(zhǎng)度,也就是最開始的傳輸量，100%
//CPAR外設(shè)地址
//CMAR存儲(chǔ)器地址
//BUFFLEN數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈L(zhǎng)度或量
void DMA_INIT(DMA_ChannelType*DMA_Chx,u32 CPAR,u32 CMAR,u16 BUFFLEN)
{
RCC->RCC_AHBENR=1<<0; //開啟DMA1的時(shí)鐘
delay_ms1(5); //等待DMA時(shí)鐘穩(wěn)定
DMA_Chx->DMA_CPAR=CPAR; //指向外設(shè)寄存器地址
DMA_Chx->DMA_CMAR=CMAR; //指向存儲(chǔ)器地址
sendlen=BUFFLEN; //保存DMA傳輸數(shù)據(jù)量
DMA_Chx->DMA_CNDTR=BUFFLEN; //傳輸數(shù)據(jù)量每次傳輸都會(huì)自動(dòng)遞減，直到0后會(huì)重載配置的長(zhǎng)度數(shù)值BUFFLEN
DMA_Chx->DMA_CCR=0x00000000; //將配置寄存器的所有位清除（復(fù)位）
DMA_Chx->DMA_CCR|=1<<4; //從存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)
DMA_Chx->DMA_CCR|=0<<5; //普通模式，不循環(huán)
DMA_Chx->DMA_CCR|=0<<6; //外設(shè)地址非增量模式，這個(gè)是讀數(shù)據(jù)，選擇讀出的位置大小是固定的，也就是不會(huì)隨地址改變，所以非增量
DMA_Chx->DMA_CCR|=1<<7; //存儲(chǔ)器地址增量模式這個(gè)是寫數(shù)據(jù)，需要將讀出來(lái)的數(shù)據(jù)依次的寫入對(duì)應(yīng)的地方，所以增量
DMA_Chx->DMA_CCR|=0<<8; //外設(shè)數(shù)據(jù)寬度為8位也就是一次讀出1個(gè)字節(jié)
DMA_Chx->DMA_CCR|=0<<10; //存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寬度8位也就是一次寫入1個(gè)字節(jié)
DMA_Chx->DMA_CCR|=1<<12; //中等優(yōu)先級(jí)
DMA_Chx->DMA_CCR|=0<<14; //啟動(dòng)非存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式
}
//啟動(dòng)一次DMA傳輸，上面定義的是一次傳輸1個(gè)字節(jié)
void DMA_OneSend(DMA_ChannelType*DMA_Chx)
{
DMA_Chx->DMA_CCR&=~(1<<0); //先關(guān)閉上一次的DMA傳輸，因續(xù)上一次傳輸1個(gè)字節(jié)后并未關(guān)閉，若步關(guān)閉回影響下一次的傳輸，而且不能實(shí)現(xiàn)起停傳輸效果
DMA_Chx->DMA_CNDTR=sendlen; //傳輸數(shù)據(jù)量
DMA_Chx->DMA_CCR|=1<<0; //開啟下一次的DMA傳輸
}

復(fù)制代碼

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