STM32 DMA 詳解

作。DMA  傳輸對(duì)于高效能嵌入式系統(tǒng)算法和網(wǎng)絡(luò)是很重要的。DMA 傳輸方式無(wú)需 CPU 直接控制傳輸，也沒(méi)有中斷處理方式那樣保留現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程，通過(guò)硬件為 RAM 與 I/O 設(shè)備開辟一條直接傳送數(shù)據(jù)的通路，能使 CPU 的效率大為提高。DMA 是個(gè)非常好的功能，它不但能減輕 CPU 負(fù)擔(dān)，還能提高數(shù)據(jù)傳輸速度

STM32 最多有 2 個(gè) DMA 控制器（DMA2 僅存在大容量產(chǎn)品中），DMA1 有 7 個(gè)通道。DMA2 有 5個(gè)通道。每個(gè)通道專門用來(lái)管理來(lái)自于一個(gè)或多個(gè)外設(shè)對(duì)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的請(qǐng)求。還有一個(gè)仲裁起來(lái)協(xié)調(diào)各個(gè) DMA 請(qǐng)求的優(yōu)先權(quán)。

STM32 的 DMA 有以下一些特性： 

●每個(gè)通道都直接連接專用的硬件 DMA 請(qǐng)求，每個(gè)通道都同樣支持軟件觸發(fā)。這些功能通過(guò)軟件來(lái)配置。 

●在七個(gè)請(qǐng)求間的優(yōu)先權(quán)可以通過(guò)軟件編程設(shè)置(共有四級(jí)：很高、高、中等和低)，假如在相等優(yōu)先權(quán)時(shí)由硬件決定(請(qǐng)求 0 優(yōu)先于請(qǐng)求 1，依此類推)  。 

●獨(dú)立的源和目標(biāo)數(shù)據(jù)區(qū)的傳輸寬度(字節(jié)、半字、全字)，模擬打包和拆包的過(guò)程。源和目標(biāo)地址必須按數(shù)據(jù)傳輸寬度對(duì)齊。 

●支持循環(huán)的緩沖器管理 

●每個(gè)通道都有 3 個(gè)事件標(biāo)志(DMA  半傳輸，DMA 傳輸完成和 DMA 傳輸出錯(cuò))，這 3 個(gè)事件標(biāo)志邏輯或成為一個(gè)單獨(dú)的中斷請(qǐng)求。 

●存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器間的傳輸 

●外設(shè)和存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器和外設(shè)的傳輸 

●閃存、SRAM、外設(shè)的 SRAM、APB1 APB2 和 AHB 外設(shè)均可作為訪問(wèn)的源和目標(biāo)。 

●可編程的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)目：最大為 65536

庫(kù)函數(shù)下 DMA1 通道 4 的配置步驟

1）使能 DMA 時(shí)鐘

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);  //使能 DMA 時(shí)鐘

2）初始化 DMA 通道 4 參數(shù) 

DMA 通道配置參數(shù)種類比較繁多，包括內(nèi)存地址，外設(shè)地址，傳輸數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)寬度，通道優(yōu)先級(jí)等等。這些參數(shù)的配置在庫(kù)函數(shù)中都是在函數(shù) DMA_Init 中完成，下面我們看看函數(shù)定義：

void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct)

函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)是指定初始化的 DMA 通道號(hào)，這個(gè)很容易理解，下面我們主要看看第二個(gè)參數(shù)。跟其他外設(shè)一樣，同樣是通過(guò)初始化結(jié)構(gòu)體成員變量值來(lái)達(dá)到初始化的目的，下面我們來(lái)看看 DMA_InitTypeDef 結(jié)構(gòu)體的定義：

    typedef struct

{

uint32_t DMA_PeripheralBaseAddr;

uint32_t DMA_MemoryBaseAddr; 

uint32_t DMA_DIR; 

uint32_t DMA_BufferSize; 

uint32_t DMA_PeripheralInc; 

uint32_t DMA_MemoryInc; 

uint32_t DMA_PeripheralDataSize;

uint32_t DMA_MemoryDataSize; 

uint32_t DMA_Mode; 

uint32_t DMA_Priority; 

uint32_t DMA_M2M; 

}DMA_InitTypeDef;

第一個(gè)參數(shù) DMA_PeripheralBaseAddr 用來(lái)設(shè)置 DMA 傳輸?shù)耐庠O(shè)基地址，比如要進(jìn)行串口DMA 傳輸，那么外設(shè)基地址為串口接受發(fā)送數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 USART1->DR 的地址，表示方法為&USART1->DR。

第二個(gè)參數(shù) DMA_MemoryBaseAddr 為內(nèi)存基地址，也就是我們存放 DMA 傳輸數(shù)據(jù)的內(nèi)存地址。

第三個(gè)參數(shù) DMA_DIR 設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸方向，決定是從外設(shè)讀取數(shù)據(jù)到內(nèi)存還送從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)發(fā)送到外設(shè)，也就是外設(shè)是源地還是目的地，這里我們?cè)O(shè)置為從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)發(fā)送到串口，所以外設(shè)自然就是目的地了，所以選擇值為 DMA_DIR_PeripheralDST。

第四個(gè)參數(shù) DMA_BufferSize 設(shè)置一次傳輸數(shù)據(jù)量的大小

第五個(gè)參數(shù) DMA_PeripheralInc 設(shè)置傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候外設(shè)地址是不變還是遞增。如果設(shè)置為遞增，那么下一次傳輸?shù)臅r(shí)候地址加 1，這里因?yàn)槲覀兪且恢蓖潭ㄍ庠O(shè)地址&USART1->DR發(fā)送數(shù)據(jù)，所以地址不遞增，值為 DMA_PeripheralInc_Disable；

第六個(gè)參 數(shù) DMA_MemoryInc 設(shè)置傳輸數(shù)據(jù)時(shí)候內(nèi)存地址是否遞增。 這個(gè)參數(shù) 和DMA_PeripheralInc 意思接近，只不過(guò)針對(duì)的是內(nèi)存。這里我們的場(chǎng)景是將內(nèi)存中連續(xù)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)發(fā)送到串口，毫無(wú)疑問(wèn)內(nèi)存地址是需要遞增的，所以值為 DMA_MemoryInc_Enable。

第七個(gè)參數(shù) DMA_PeripheralDataSize 用來(lái)設(shè)置外設(shè)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是為字節(jié)傳輸（8bits） ，半字傳輸 (16bits) 還 是 字 傳 輸 (32bits) ， 這 里 我 們 是 8 位 字 節(jié) 傳 輸 ， 所 以 值 設(shè) 置 為DMA_PeripheralDataSize_Byte。

第八個(gè)參數(shù) DMA_MemoryDataSize 是用來(lái)設(shè)置內(nèi)存的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，和第七個(gè)參數(shù)意思接近，這里我們同樣設(shè)置為字節(jié)傳輸 DMA_MemoryDataSize_Byte。

第九個(gè)參數(shù) DMA_Mode 用來(lái)設(shè)置 DMA 模式是否循環(huán)采集，也就是說(shuō)，比如我們要從內(nèi)存中采集 64 個(gè)字節(jié)發(fā)送到串口，如果設(shè)置為重復(fù)采集，那么它會(huì)在 64 個(gè)字節(jié)采集完成之后繼續(xù)從內(nèi)存的第一個(gè)地址采集，如此循環(huán)。這里我們?cè)O(shè)置為一次連續(xù)采集完成之后不循環(huán)。所以設(shè)置值為 DMA_Mode_Normal。在我們下面的實(shí)驗(yàn)中，如果設(shè)置此參數(shù)為循環(huán)采集，那么你會(huì)看到串口不停的打印數(shù)據(jù)，不會(huì)中斷，大家在實(shí)驗(yàn)中可以修改這個(gè)參數(shù)測(cè)試一下。

第十個(gè)參數(shù)是設(shè)置 DMA 通道的優(yōu)先級(jí)，有低，中，高，超高三種模式，這里我們?cè)O(shè)置優(yōu)先級(jí)別為中級(jí)，所以值為 DMA_Priority_Medium。如果要開啟多個(gè)通道，那么這個(gè)值就非常有意義。

第 十 一 個(gè) 參 數(shù) DMA_M2M 設(shè) 置 是 否 是 存 儲(chǔ) 器 到 存 儲(chǔ) 器 模 式 傳 輸 ， 這 里 我 們 選 擇DMA_M2M_Disable。

實(shí)例代碼：

DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = &USART1->DR;   //DMA 外設(shè) ADC 基地址

DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = cmar;   //DMA 內(nèi)存基地址

DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;   //從內(nèi)存讀取發(fā)送到外設(shè)

DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 64;   //DMA 通道的 DMA 緩存的大小

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外設(shè)地址不變

DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;   //內(nèi)存地址遞增

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; //8 位

DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; // 8 位

DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;   //工作在正常緩存模式

DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //DMA 通道  x 擁有中優(yōu)先級(jí) 

DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;   //非內(nèi)存到內(nèi)存?zhèn)鬏?/span>

DMA_Init(DMA_CHx, &DMA_InitStructure);   //根據(jù)指定的參數(shù)初始化

3）使能串口 DMA 發(fā)送

進(jìn)行 DMA 配置之后，我們就要開啟串口的 DMA 發(fā)送功能，使用的函數(shù)是：

USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);

如果是要使能串口 DMA 接受，那么第二個(gè)參數(shù)修改為 USART_DMAReq_Rx 即可。

4）使能 DMA1 通道 4，啟動(dòng)傳輸。

使能串口 DMA 發(fā)送之后，我們接著就要使能 DMA 傳輸通道：

DMA_Cmd(DMA_CHx, ENABLE);

通過(guò)以上 3 步設(shè)置，我們就可以啟動(dòng)一次 USART1 的 DMA 傳輸了。

5）查詢 DMA 傳輸狀態(tài)

在 DMA 傳輸過(guò)程中，我們要查詢 DMA 傳輸通道的狀態(tài)，使用的函數(shù)是：

FlagStatus DMA_GetFlagStatus(uint32_t DMAy_FLAG)

比如我們要查詢 DMA 通道 4 傳輸是否完成，方法是：

DMA_GetFlagStatus(DMA2_FLAG_TC4);

這里還有一個(gè)比較重要的函數(shù)就是獲取當(dāng)前剩余數(shù)據(jù)量大小的函數(shù)：

uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx)

比如我們要獲取 DMA 通道 4 還有多少個(gè)數(shù)據(jù)沒(méi)有傳輸，方法是：

DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel4);