STM32F103系列实战之DMA控制器

亦凉 2022-05-28 23:16 499阅读 0赞

DMA**简介**  
直接存储器存取(DMA)用来提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。无须CPU干预，数据可以通过DMA快速地移动，这就节省了CPU的资源来做其他操作。灵活的12路通用DMA(DMA1上有7个通道， DMA2上有5个通道)可以管理存储器到存储器、设备到存储器和存储器到设备的数据传输；还有一个仲裁器来协调各个DMA请求的优先权。2个DMA控制器支持环形缓冲区的管理，避免了控制器传输到达缓冲区结尾时所产生的中断。  
每个通道都有专门的硬件DMA请求逻辑，同时可以由软件触发每个通道；传输的长度、传输的源地址和目标地址都可以通过软件单独设置。DMA可以用于主要的外设： SPI、I2C、 USART，通用、基本和高级控制定时器TIMx， DAC、 I2S、SDIO和ADC。

**DMA主要特性**  
1.12个独立的可配置的通道(请求)： DMA1有7个通道， DMA2有5个通道；  
2.每个通道都直接连接专用的硬件DMA请求，每个通道都同样支持软件触发。这些功能通过软件来配置；  
3.在同一个DMA模块上，多个请求间的优先权可以通过软件编程设置(共有四级：很高、高、中等和低)，优先权设置相等时由硬件决定(请求0优先于请求1，依此类推) ；  
4.独立数据源和目标数据区的传输宽度(字节、半字、全字)，模拟打包和拆包的过程。源和目标地址必须按数据传输宽度对齐；  
5.支持循环的缓冲器管理；  
6.每个通道都有3个事件标志(DMA半传输、 DMA传输完成和DMA传输出错)，这3个事件标志逻辑或成为一个单独的中断请求；  
7.存储器和存储器间的传输；  
8.外设和存储器、存储器和外设之间的传输；  
9.闪存、 SRAM、外设的SRAM、 APB1、 APB2和AHB外设均可作为访问的源和目标；  
10.可编程的数据传输数目：最大为65535。

DMA框图：

![70][]

注：1．DMA2仅存在于大容量产品和互联型产品。  
2．SPI/I2S3、UART4、TIM5、TIM6、TIM7和DAC的DMA请求仅存在于大容量产品和互联型产品。

3．ADC3、SDIO和TIM8的DMA请求仅存在于大容量产品。

每次DMA传送由3个操作组成：  
1.从外设数据寄存器或者从当前外设/存储器地址寄存器指示的存储器地址取数据，第一次传输时的开始地址是DMA\_CPARx或DMA\_CMARx寄存器指定的外设基地址或存储器单元。  
2.存数据到外设数据寄存器或者当前外设/存储器地址寄存器指示的存储器地址，第一次传输时的开始地址是DMA\_CPARx或DMA\_CMARx寄存器指定的外设基地址或存储器单元。  
3.执行一次DMA\_CNDTRx寄存器的递减操作，该寄存器包含未完成的操作数目。

**通道配置过程**   
 下面是配置DMA通道x的过程(x代表通道号)：  
1. 在DMA\_CPARx寄存器中设置外设寄存器的地址。发生外设数据传输请求时，这个地址将是数据传输的源或目标。  
2. 在DMA\_CMARx寄存器中设置数据存储器的地址。发生外设数据传输请求时，传输的数据将从这个地址读出或写入这个地址。  
3. 在DMA\_CNDTRx寄存器中设置要传输的数据量。在每个数据传输后，这个数值递减。  
4. 在DMA\_CCRx寄存器的PL\[1:0\]位中设置通道的优先级。  
5. 在DMA\_CCRx寄存器中设置数据传输的方向、循环模式、外设和存储器的增量模式、外设和存储器的数据宽度、传输一半产生中断或传输完成产生中断。  
6. 设置DMA\_CCRx寄存器的ENABLE位，启动该通道。

一旦启动了DMA通道，它既可响应连到该通道上的外设的DMA请求。当传输一半的数据后，半传输标志(HTIF)被置1，当设置了允许半传输中断位(HTIE)时，将产生一个中断请求。在数据传输结束后，传输完成标志(TCIF)被置1，当设置了允许传输完成中断位(TCIE)时，将产生一个中断请求。

**中断**  
每个DMA通道都可以在DMA传输过半、传输完成和传输错误时产生中断。为应用的灵活性考虑，通过设置寄存器的不同位来打开这些中断。

DMA中断请求

![70 1][]

注意：在大容量产品中，DMA2通道4和DMA2通道5的中断被映射在同一个中断向量上。在互联型产品中，DMA2通道4和DMA2通道5的中断分别有独立的中断向量。所有其他的DMA通道都有自己的中断向量。

**DMA请求映像**  
**DMA1****控制器**  
从外设(TIMx\[x=1、2、 3、 4\]、ADC1、 SPI1、 SPI/I2S2、I2Cx\[x=1、 2\]和USARTx\[x=1、2、 3\])产生的7个请求，通过逻辑或输入到DMA1控制器，这意味着同时只能有一个请求有效。参见下图的DMA1请求映像。外设的DMA请求，可以通过设置相应外设寄存器中的控制位，被独立地开启或关闭。

DMA1请求映像

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各个通道的DMA1请求一览

![70 3][]

**DMA2控制器**  
从外设(TIMx\[5、 6、 7、 8\]、 ADC3、 SPI/I2S3、 UART4、DAC通道1、 2和SDIO)产生的5个请求，经逻辑或输入到DMA2控制器，这意味着同时只能有一个请求有效。参见下图的DMA2请求映像。外设的DMA请求，可以通过设置相应外设寄存器中的DMA控制位，被独立地开启或关闭。  
注意： *DMA2*控制器及相关请求仅存在于大容量产品和互联型产品中。

DMA2请求映像

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各个通道的DMA2请求一览

![70 5][]

下面我们以DMA的ADC1通道传送功能为例介绍一下其简单用法：

//ADC1采样地址
    #define ADC1_DR_Address ((uint32_t)0x4001244C)

//ADC1 DMA配置
    static void BSP_DMAAdc1_Init(void)
    {
        DMA_InitTypeDef   DMA_AdcInit;	
        RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);                          //启动DMA1时钟，ADC1对应DMA1通道1
        DMA_AdcInit.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address;                       //外设地址，
        DMA_AdcInit.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;       //外设数据字长，半字、16位双字节长度，根据ADC寄存器ADC_DR说明确定
        DMA_AdcInit.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;                  //设置DMA的外设递增模式，禁止递增，只读取一个外设数据
        DMA_AdcInit.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)ADCSampleValue;                       //内存地址，存放读取ADC数据的缓存，根据实际情况确认缓存大小
        DMA_AdcInit.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;               //内存数据字长，同外设长度，必须相同、防止传输错乱
        DMA_AdcInit.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;	                        //设置DMA的内存递增模式，允许递增，读取ADC1多通道数据，不同的通道数据存放在不同的缓存中
        DMA_AdcInit.DMA_BufferSize = SAMPLETIMES*SAMPLEPORT;                        //DMA通道的DMA缓存的大小，根据实际情况设定，即内存地址缓存的size
        DMA_AdcInit.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;                                //dma传输方向单向，由于读取的是外设ADC上的数据，左移设定从外设到内存
        DMA_AdcInit.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;                                      //设置DMA的2个memory中的变量互相访问，关闭内存间传输功能
        DMA_AdcInit.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;                                   //设置DMA的传输模式，循环传输模式，保证一直读取外设数据
        DMA_AdcInit.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;	                        //设置DMA的优先级别，级别最高
        DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_AdcInit);	                                //初始化DMA
        DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE);                                              //使能DMA1
        DMA_ITConfig(DMA1_Channel1, DMA_IT_TC, ENABLE);                             //使能DMA传输完成中断，传输完成中断，及一次循环结束
        BSP_NVIC_Init(DMA1_Channel1_IRQn, 1, 4);                                    //初始化中断，具体参看中断相关内容
    }

代码分析参见代码注释。简单点说使用DMA就得确认外设对应的DMA通道，确认传输方向，外设到内存、内存到外设等等。根据传输方向设定源地址和目的地址，上面的ADC1外设就是源地址、没存内存就是目的地址。然后再根据实际需要传输的方式设定相关参数，初始化DMA并使能DMA。中断根据实际情况来决定是否需要。

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