第一次接觸DMA是在學校學習ARM9裸板程序的時候，想起來都時隔快2年了?，F(xiàn)在來看看STM32平臺的DMA，一樣，在標準外設庫的支持下，STM32的DMA編程十分簡單，但是既是學習，那還是花點時間看看DMA的相關概念及原理的了解下。

1. DMA簡介

DMA是Direct Memory Access的簡稱，是直接存儲器訪問的意思。DMA是STM32單片機的外設之一，主要功能是用來搬移數(shù)據(jù)的。通過DMA搬移數(shù)據(jù)不需要CPU直接參與控制，也不需要中斷處理方式那樣保留現(xiàn)場和恢復現(xiàn)場。在傳輸數(shù)據(jù)的時候，CPU可以干其他事情。

無使用DMA的數(shù)據(jù)傳輸：

使用DMA后的數(shù)據(jù)傳輸：

DMA數(shù)據(jù)傳輸支持從外設到存儲器、存儲器到外設、存儲器到存儲器(這里所講的存儲器可以是SRAM，也可以是FLASH)。DMA控制器包含了DMA1控制器和DMA2控制器，分別由7和5個通道作為數(shù)據(jù)傳輸。每個通道專門用來管理來自一個或者多個外設對存儲器訪問的請求，還有一個仲裁器用于協(xié)調(diào)各個外設對DMA傳輸請求的優(yōu)先權。注意，DMA2只存在于大容量或互聯(lián)型的STM32單片機中。

2. DMA功能框圖

2.1 STM32外設對DMA的請求及通道

請求及通道對應圖中的標號1和標號2：STM32外設想要通過DMA來傳輸數(shù)據(jù)，需先給DMA控制器發(fā)送DMA請求，控制器在收到外設的DMA請求之后會給外設一個應答信號，外設應答且DMA控制器收到外設的應答后，DMA啟動傳輸，直至傳輸完畢。

為什么需要發(fā)出請求，應答和接收應答這幾個繁瑣的步驟？由圖中藍色框框可以看出，DMA傳輸和CPU是共用系統(tǒng)總線的，要啟動DMA傳輸?shù)那疤崾窍到y(tǒng)總線是空閑的，換句話說是CPU沒有占用系統(tǒng)總線，所以啟動DMA傳輸前需要以上幾個應答機制，其最底層是DMA控制器和CPU正為系統(tǒng)總線作出協(xié)調(diào)。DMA1有7個通道，DMA2有5個通道，不同的外設請求要通過對應的DMA通道發(fā)給DMA控制器。將不同的外設請求傳輸至對應的通道，這個是我們在軟件編程上設置的。

DMA1開放的通道及對應請求：

DMA2開放的通道及對應請求：

雖然每個通道可以接收多個外設的請求，但是同一時間內(nèi)只能接收一個。

2.2 仲裁器

仲裁器對應圖中的標號3：當DMA控制器的多個通道發(fā)生DMA請求時，就需要仲裁器管理響應處理的順序。仲裁器通過軟件和硬件來管理DMA請求：軟件指的是我們寫的代碼，在DMA_CCRx(x指通道號)寄存器中設置，有4個等級，非常高(DMA_Priority_VeryHigh)、高(DMA_Priority_High)、中(DMA_Priority_Medium)和低(DMA_Priority_Low)。硬件則是指若有兩個或以上的DMA通道請求設置的優(yōu)先級一樣，則它們的響應順序取決于通道編號，編號低者優(yōu)先級高，在有DMA2的STM32中，DMA1控制器擁的響應優(yōu)先級高于DMA2。

2.3 配置DMA控制器

配置DMA控制器，無非就是下圖這幾個寄存器：

前面說到，DMA數(shù)據(jù)傳輸機制并不需要CPU的參與，但是DMA控制器要正常工作，數(shù)據(jù)要正確傳輸，需有三個必要條件：源地址、目的地址和數(shù)據(jù)大小，對于數(shù)據(jù)分批傳輸?shù)那闆r，數(shù)據(jù)大小這個條件還包含每次傳輸?shù)拇笮〖皢挝弧?p>

(1)源地址和目的地址

DMA的傳輸數(shù)據(jù)的方向有三個：從外設到存儲器、從存儲器到外設、從存儲器到存儲器。DMA_CCR的BIT[4]DIR就是用于配置數(shù)據(jù)傳輸方向的：

取值為0表從外設到存儲器，取值為1表從存儲器到外設。外設地址在DMA_CPAR寄存器配置，存儲器地址在DMA_CMAR寄存器配置。

(2)傳輸數(shù)據(jù)的大小及單位

以串口向電腦發(fā)送數(shù)據(jù)為例(存儲器->外設方向)，開發(fā)板軟件可以一次性給電腦發(fā)送大量數(shù)據(jù)，具體多少在DMA_CNDTR配置：

DMA_CNDTR低16位有效，一次最多只能傳輸65535個數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)要正確傳輸，源、目標存儲的數(shù)據(jù)寬度必須一致。串口數(shù)據(jù)寄存器是8位的，也就是外設數(shù)據(jù)寬度設置寄存器DMA_CCRx的BIT[9:8]PSIZE取值為0:

存儲器的數(shù)據(jù)寬度設置寄存器DMA_CCRx的BIT[11:10]MSIZE取值也為0：

DMA傳輸數(shù)據(jù)，還需要設置源地址上的數(shù)據(jù)發(fā)送指針和目的地址數(shù)據(jù)存放指針的增量模式。開發(fā)板串口向電腦發(fā)送數(shù)據(jù)，假設要發(fā)送的數(shù)據(jù)很多，那么存儲器(源地址)上數(shù)據(jù)發(fā)送指針每次發(fā)送完畢需要加1，而串口數(shù)據(jù)寄存器則不需要，因為該寄存器只有一個，數(shù)據(jù)寄存器上的數(shù)據(jù)傳送到電腦后被清空了(就算不清空，數(shù)據(jù)直接覆蓋也沒關系)。外設的地址指針增量模式由DMA_CCRx的PINC配置，存儲器的地址指針則由MINC配置。

(3)傳輸結束

DMA中斷狀態(tài)寄存器DMA_ISR可以設置每個DMA通道傳輸過半、傳輸完成和傳輸錯誤示產(chǎn)生對應標志，

在DMA_CCRx位1、2、3可以設置發(fā)生傳輸過半、傳輸完成和傳輸錯誤時產(chǎn)生中斷：

另外補充一點，位0用于使能DMA傳輸

傳輸完成分兩種模式：一次傳輸和循環(huán)傳輸，一次傳輸指傳輸一次后就停止，要再傳輸需要關閉DMA使能后重新配置后才能繼續(xù)傳輸。循環(huán)傳輸則是一次傳輸完成后又恢復第一次傳輸時的配置循環(huán)傳輸，如此循環(huán)。設置位在DMA_CCRx寄存器的CIRC。

3. DMA功能模塊描述結構體

標準庫的一貫風格，在stm32f10x_dma.h文件中定于可DMA_InitTypeDef初始化結構體，DMA_Init()函數(shù)定義在stm32f10x_dma.c中。

typedef struct

{

  uint32_t DMA_PeripheralBaseAddr;  //外設地址

  uint32_t DMA_MemoryBaseAddr;      //存儲器地址

  uint32_t DMA_DIR;                 //傳輸方向

  uint32_t DMA_BufferSize;          //傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的數(shù)目大小

  uint32_t DMA_PeripheralInc;       //外設地址的增量模式

  uint32_t DMA_MemoryInc;           //存儲器地址的增量模式

  uint32_t DMA_PeripheralDataSize;  //外設數(shù)據(jù)寬度

  uint32_t DMA_MemoryDataSize;      //存儲器數(shù)據(jù)寬度

  uint32_t DMA_Mode;                //模式選擇

  uint32_t DMA_Priority;            //通道優(yōu)先級

  uint32_t DMA_M2M;                 //存儲器到存儲器模式

}DMA_InitTypeDef;

(1)DMA_PeripheralBaseAddr：外設地址，若是存儲器到存儲器模式，此成員設置為其中一個存儲器的地址，否則設置為外設的地址。

(2)DMA_MemoryBaseAddr：存儲器地址，一般設置為程序中存放數(shù)據(jù)的容器(數(shù)組)的首地址。

(3)DMA_DIR：傳輸方向，可設置為外設到存儲器，存儲器到外設。注意這里沒有存儲器到存儲器的選項，當使用存儲器到存儲器時，只需要把其中一個存儲器當做外設使用。

(4)DMA_BufferSize：設定待傳輸數(shù)據(jù)數(shù)目。(5)DMA_PeripheralInc：外設地址增量模式，若取值為DMA_PeripheralInc_Enable表使能外設地址自動遞增功能。一般外設都是只有一個數(shù)據(jù)寄存器，所以不會使能該位。

(6)DMA_MemoryInc：若配置為DMA_MemoryInc_Enable表使能存儲器地址自動遞增功能。一般存儲器都是我們自定義的，區(qū)域內(nèi)存放多個數(shù)據(jù)，所以一般使能該位。

(7)DMA_MemoryDataSize：外設數(shù)據(jù)寬度，可選8位(字節(jié))、16位(半字)、32位(字)

(8)DMA_MemoryDataSize：存儲器數(shù)據(jù)寬度，可選8位(字節(jié))、16位(半字)、32位(字)

(9)DMA_Mode：傳輸模式選擇，一次傳輸或循環(huán)傳輸

(10)DMA_Priority：通道優(yōu)先級設置，非常高、高、中、低可選

(11)DMA_M2M：存儲器到存儲器模式

4. 編程常用函數(shù)

4.1 DMA時鐘使能

函數(shù)原型：RCC_AHBPeriphClockCmd(uint32_t RCC_AHBPeriph, FunctionalState NewState)

使用示例：RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);

4.2 初始化DMA功能模塊描述結構體

函數(shù)原型：void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct)

DMAy_Channelx指定哪一個DMA通道，DMA_InitStruct就是前面解析的描述結構體

使用示例：DMA_Init(DMAy_Channel1, &DMA_InitStruct);

4.3 使能外設DMA發(fā)送

以啟動DMA發(fā)送功能為例：

函數(shù)原型：void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState 

NewState)

使用示例：

USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Tx, ENABLE);

外設的DMA傳輸需要相應的設置，而存儲器是不需要的。存儲器到存儲器，在DMA_InitTypeDef結構體中有DMA_M2M成員需要開啟。

4.4 使能DMA通道，開啟DMA傳輸

函數(shù)原型：void DMA_Cmd(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, FunctionalState NewState);

使用示例：DMA_Cmd(DMAy_Channel1, ENABLE);

使能之后，DMA控制器開始工作，在合適的時機(CPU無占據(jù)總線)開始DMA控制下的數(shù)據(jù)傳輸。

4.5 查詢DMA傳輸狀態(tài)

在DMA傳輸過程中，我們可以通過函數(shù)來查詢傳輸通道的狀態(tài)：

函數(shù)原型：FlagStatus DMA_GetFlagStatus(uint32_t DMAy_FLAG)

假設要查詢DMA通道4傳輸是否完成：

DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC4);

返回值為RESET表示傳輸尚未完成，SET表傳輸完成。

獲取當前剩余數(shù)據(jù)量大小的函數(shù)：

函數(shù)原型：uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx);

使用示例，獲取DMA通道4還有多少數(shù)據(jù)沒有傳輸：

DMA_GetCurrDataCounter(DMAy_Channel4);

5. 編程實踐

5.1 DMA傳輸–存儲器到存儲器模式

硬件平臺是正點原子MiniSTM32，板載有兩個LED分別為紅色和綠色。

程序功能實現(xiàn)把STM32內(nèi)置的FLASH數(shù)據(jù)拷貝到內(nèi)置的SRAM中：定義一個const靜態(tài)變量為源數(shù)據(jù)，使用DMA傳輸將源數(shù)據(jù)拷貝到目標地址中，比對源數(shù)據(jù)和目標數(shù)據(jù)是否相同，若相同亮綠色LED燈，反之亮紅色LED燈。

DMA的編程核心在于

(1)使能DMA時鐘

(2)配置DMA初始化結構體參數(shù)

(3)使能DMA，開始進行數(shù)據(jù)傳輸

(4)等待數(shù)據(jù)傳輸完成

工程結構為：

BSP_LED.c實現(xiàn)配置LED引腳：

#include

void LED_Configuration(void)

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitTypeStu;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);

    //3?ê??ˉPA8í?íìê?3?

    GPIO_InitTypeStu.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

    GPIO_InitTypeStu.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;

    GPIO_InitTypeStu.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitTypeStu);        

    GREEN_LED_OFF;

    GPIO_InitTypeStu.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;

    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitTypeStu);

    RED_LED_OFF;

}

BSP_USART.c實現(xiàn)配置USART1功能：

#include "BSP_USART.h"

#pragma import(__use_no_semihosting)                             

struct __FILE 

{ 

    int handle; 

}; 

FILE __stdout;          

_sys_exit(int x) 

{ 

    x = x; 

} 

int fputc(int ch, FILE *f)

{      

    while((USART1->SR&0X40) == RESET);

    USART1->DR = (u8) ch;      

    return ch;

}

void NVIC_Configuration(void)

{

    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStu;

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

    NVIC_InitStu.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;

    NVIC_InitStu.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

    NVIC_InitStu.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;

    NVIC_InitStu.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    NVIC_Init(&NVIC_InitStu);

}

void USART_Configuration(void)

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStu;

    USART_InitTypeDef USART_InitStu;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

    GPIO_InitStu.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

    GPIO_InitStu.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;

    GPIO_InitStu.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStu);

    GPIO_InitStu.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

    GPIO_InitStu.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStu);

    USART_InitStu.USART_BaudRate = 115200;

    USART_InitStu.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

    USART_InitStu.USART_Parity = USART_Parity_No;

    USART_InitStu.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

    USART_InitStu.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

    USART_InitStu.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

    USART_Init(USART1, &USART_InitStu);

    NVIC_Configuration();

    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);

    USART_Cmd(USART1, ENABLE);

}

void USART_SendChar(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t c)

{

    USART_SendData(pUSARTx, c);

    while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);

}

void USART_SendString(USART_TypeDef* pUSARTx, char* str)

{

    uint32_t n = 0;

    while (*(str + n) != '

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