一、前言

DMA會在不同的寄存器/ram/存儲設備之間建立通道，自動傳輸數據，以達到解放CPU的目的。

比如你想用DAC模塊去輸出一段特定的波形，就要讓CPU將預設的數值不斷寫入DAC的寄存器。這時CPU被DAC任務長期占用，系統處理其他任務和響應其他事件的能力被大幅降低。

在實際應用里，經常有一些繁重的讀寫操作。這些操作不需要經過計算，卻依然占用了大量的CPU資源，遇到這種情況就要考慮使用DMA了。

我開發板上的stm芯片上共有7個dma通道，它可以建立7個DMA連接。但是DMA控制器只有一個，所以同時只能有一個DMA連接被相應。

二、DMA的初始化

針對每一個DMA頻道，都要初始化它的控制寄存器，來看一下DMA的init結構體的原型：

/** 

  * @brief  DMA Configuration Structure definition  

  */

typedef struct

{

  uint32_t Direction;                 /*!< Specifies if the data will be transferred from memory to peripheral, 

                                           from memory to memory or from peripheral to memory.

                                           This parameter can be a value of @ref DMA_Data_transfer_direction */

  uint32_t PeriphInc;                 /*!< Specifies whether the Peripheral address register should be incremented or not.

                                           This parameter can be a value of @ref DMA_Peripheral_incremented_mode */

  uint32_t MemInc;                    /*!< Specifies whether the memory address register should be incremented or not.

                                           This parameter can be a value of @ref DMA_Memory_incremented_mode */

  uint32_t PeriphDataAlignment;       /*!< Specifies the Peripheral data width.

                                           This parameter can be a value of @ref DMA_Peripheral_data_size */

  uint32_t MemDataAlignment;          /*!< Specifies the Memory data width.

                                           This parameter can be a value of @ref DMA_Memory_data_size */

  uint32_t Mode;                      /*!< Specifies the operation mode of the DMAy Channelx.

                                           This parameter can be a value of @ref DMA_mode

                                           @note The circular buffer mode cannot be used if the memory-to-memory

                                                 data transfer is configured on the selected Channel */ 

  uint32_t Priority;                   /*!< Specifies the software priority for the DMAy Channelx.

                                            This parameter can be a value of @ref DMA_Priority_level */

} DMA_InitTypeDef;

• Direction的值表示通道類型，外設到ram、ram到外設、ram到ram。

• PeriphInc和MemInc表示外設和ram地址要不要遞增。像上述的DAC例子，ram的地址一定是遞增的，而外設寄存器的地址則無需遞增。

• PeriphDataAlignment和MemDataAlignment表示外設和ram的字節寬度，有一個字節，半字和全字。這將決定上面的增量模式里，一次讀取數據的大小。

• Mode有兩種，普通和循環。普通模式下一次DMA請求處理完成后就不再傳輸數據。

• Priority是DMA頻道的優先級，一共4個，如果優先級相同，頻道號小的通道率先被響應。

這些屬性被設置完畢后，在Init函數里會將它寫入控制寄存器。

  /* Get the CR register value */

  tmp = hdma->Instance->CCR;

  /* Clear PL, MSIZE, PSIZE, MINC, PINC, CIRC, DIR bits */

  tmp &= ((uint32_t)~(DMA_CCR_PL    | DMA_CCR_MSIZE  | DMA_CCR_PSIZE  | \

                      DMA_CCR_MINC  | DMA_CCR_PINC   | DMA_CCR_CIRC   | \

                      DMA_CCR_DIR));

  /* Prepare the DMA Channel configuration */

  tmp |=  hdma->Init.Direction        |

          hdma->Init.PeriphInc           | hdma->Init.MemInc           |

          hdma->Init.PeriphDataAlignment | hdma->Init.MemDataAlignment |

          hdma->Init.Mode                | hdma->Init.Priority;

  /* Write to DMA Channel CR register */

  hdma->Instance->CCR = tmp;  

三、DMA通道的建立

在初始化完畢后，只需要將源地址、起始地址、傳輸總長寫入寄存器，再使能該頻道即可。

HAL_StatusTypeDef HAL_DMA_Start (DMA_HandleTypeDef *hdma, uint32_t SrcAddress, uint32_t DstAddress, uint32_t DataLength);

HAL_StatusTypeDef HAL_DMA_Start_IT(DMA_HandleTypeDef *hdma, uint32_t SrcAddress, uint32_t DstAddress, uint32_t DataLength);

這個DMA_HandleTypeDef *hdma是用C實現面向對象設計的一個典型的例子。當我們創建一個DMA頻道時，必須要先建立一個DMA_HandleTypeDef類型的結構體變量，這個行為實際上就是創建了一個DMA類的實例。

typedef struct __DMA_HandleTypeDef

{  

  DMA_Channel_TypeDef   *Instance;                                                    /*!< Register base address                  */

  DMA_InitTypeDef       Init;                                                         /*!< DMA communication parameters           */ 

  HAL_LockTypeDef       Lock;                                                         /*!< DMA locking object                     */  

  HAL_DMA_StateTypeDef  State;                                                        /*!< DMA transfer state                     */

  void                  *Parent;                                                      /*!< Parent object state                    */  

  void                  (* XferCpltCallback)( struct __DMA_HandleTypeDef * hdma);     /*!< DMA transfer complete callback         */

  void                  (* XferHalfCpltCallback)( struct __DMA_HandleTypeDef * hdma); /*!< DMA Half transfer complete callback    */

  void                  (* XferErrorCallback)( struct __DMA_HandleTypeDef * hdma);    /*!< DMA transfer error callback            */

  __IO uint32_t         ErrorCode;                                                    /*!< DMA Error code                         */

} DMA_HandleTypeDef;   

這個結構體除了包含有init結構體、鎖、DMA寄存器指針、狀態變量、錯誤變量之外，還包含了一些callback函數的指針。它甚至有一個父類指針，只要將該指針指向一些adc、uart等外設的handle類，就等于完成了繼承。

除了有init和start函數外、HAL里還提供常規的DMA中斷處理函數，等待DMA傳輸，獲取DMA狀態的一些函數，結構上與前面的adc、flash等類似，就不做敘述了。

四、例子

來看一個串口用dma收發的例子。 

首先是寫收發兩個頻道的控制寄存器： 

  /*##-3- Configure the DMA ##################################################*/

  /* Configure the DMA handler for Transmission process */

  hdma_tx.Instance                 = USARTx_TX_DMA_CHANNEL;

  hdma_tx.Init.Direction           = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;

  hdma_tx.Init.PeriphInc           = DMA_PINC_DISABLE;

  hdma_tx.Init.MemInc              = DMA_MINC_ENABLE;

  hdma_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;

  hdma_tx.Init.MemDataAlignment    = DMA_MDATAALIGN_BYTE;

  hdma_tx.Init.Mode                = DMA_NORMAL;

  hdma_tx.Init.Priority            = DMA_PRIORITY_LOW;

  HAL_DMA_Init(&hdma_tx);

  /* Associate the initialized DMA handle to the UART handle */

  __HAL_LINKDMA(huart, hdmatx, hdma_tx);

  /* Configure the DMA handler for reception process */

  hdma_rx.Instance                 = USARTx_RX_DMA_CHANNEL;

  hdma_rx.Init.Direction           = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;

  hdma_rx.Init.PeriphInc           = DMA_PINC_DISABLE;

  hdma_rx.Init.MemInc              = DMA_MINC_ENABLE;

  hdma_rx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;

  hdma_rx.Init.MemDataAlignment    = DMA_MDATAALIGN_BYTE;

  hdma_rx.Init.Mode                = DMA_NORMAL;

  hdma_rx.Init.Priority            = DMA_PRIORITY_HIGH;

  HAL_DMA_Init(&hdma_rx);

  /* Associate the initialized DMA handle to the the UART handle */

  __HAL_LINKDMA(huart, hdmarx, hdma_rx);

然后掉用串口的DMA函數這個函數內部會調用DMA_START_IT()函數來進行DMA請求。

  /*##-2- Start the transmission process #####################################*/

  /* User start transmission data through "TxBuffer" buffer */

  if (HAL_UART_Transmit_DMA(&UartHandle, (uint8_t *)aTxBuffer, TXBUFFERSIZE) != HAL_OK)

  {

    /* Transfer error in transmission process */

    Error_Handler();

  }

  /*##-3- Put UART peripheral in reception process ###########################*/

  /* Any data received will be stored in "RxBuffer" buffer : the number max of

     data received is 10 */

  if (HAL_UART_Receive_DMA(&UartHandle, (uint8_t *)aRxBuffer, RXBUFFERSIZE) != HAL_OK)

  {

    /* Transfer error in reception process */

    Error_Handler();

  }

上面的HAL_LINKDMA宏是用來關聯兩個類的。

#define __HAL_LINKDMA(__HANDLE__, __PPP_DMA_FIELD_, __DMA_HANDLE_)           \

                        do{                                                  \

                              (__HANDLE__)->__PPP_DMA_FIELD_ = &(__DMA_HANDLE_); \

                              (__DMA_HANDLE_).Parent = (__HANDLE__);             \

                          } while(0)