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STM32之外设DMA 时间:2019-07-11      来源:深圳中心,曾老师

DMA(Direct Memory Access)—直接存储器存取,是单片机的一个外设,它的主要功能是用来搬数据,但是不需要占用 CPU,即在传输数据的时候,CPU 可以干其他的事情,好像是多线程一样。数据传输支持从外设到存储器或者存储器到存储器,这里的存储器可以是 SRAM 或者是 FLASH。DMA 控制器包含了 DMA1 和 DMA2(大容量产品中才有),其中 DMA1 有 7 个通道,DMA2 有 5 个通道,这里的通道可以理解为传输数据的一种管道。

(1-1)DMA框图

DMA相关概念:

i.DMA请求

外设要想通过 DMA 来传输数据,必须先给 DMA 控制器发送 DMA 请求,DMA 收到请求信号之后,控制器会给外设一个应答信号,当外设应答后且 DMA 控制器收到应答信号之后,就会启动 DMA 的传输,直到传输完毕。 

DMA 有 DMA1 和 DMA2 两个控制器,DMA1 有 7 个通道,DMA2 有 5 个通道,不同的 DMA 控制器的通道对应着不同的外设请求,这决定了我们在软件编程上该怎么设置,具体见 DMA 请求映像表。

(1-2)DMA1请求一览表

(1-3)DMA2请求一览表

ii.通道

DMA 具有 12 个独立可编程的通道,其中 DMA1 有 7 个通道,DMA2 有 5 个通道,每个通道对应不同的外设的 DMA 请求。虽然每个通道可以接收多个外设的请求,但是同一时间只能接收一个,不能同时接收多个。

iii.DMA仲裁

当发生多个 DMA 通道请求时,就意味着有先后响应处理的顺序问题,这个就由仲裁器也管理。仲裁器管理 DMA 通道请求分为两个阶段。第一阶段属于软件阶段,可以在DMA_CCRx 寄存器中设置,有 4 个等级:非常高、高、中和低四个优先级。第二阶段属于硬件阶段,如果两个或以上的 DMA 通道请求设置的优先级一样,则他们优先级取决于通道编号,编号越低优先权越高,比如通道 0 高于通道 1。在大容量产品和互联型产品中, DMA1 控制器拥有高于 DMA2 控制器的优先级。

DMA配置:

i.数据从哪来到哪去

我们知道 DMA 传输数据的方向有三个:从外设到存储器,从存储器到外设,从存储器到存储器。具体的方向 DMA_CCR 位 4 DIR 配置:0 表示从外设到存储器,1 表示从存储器到外设。这里面涉及到的外设地址由 DMA_CPAR 配置,存储器地址由 DMA_CMAR 配置。

ii.数据传输的量

当我们配置好数据要从哪里来到哪里去之后,我们还需要知道我们要传输的数据是多少,数据的单位是什么。

在DMA传输中,要想数据传输正确,源和目标地址存储的数据宽度还必须一致,外设的数据宽度由 DMA_CCR 的PSIZE[1:0]配置,可以是 8/16/32 位,存储器的数据宽度由 DMA_CCR 的 MSIZE[1:0]配置,可以是 8/16/32 位。

在 DMA 控制器的控制下,数据要想有条不紊的从一个地方搬到另外一个地方,还必须正确设置两边数据指针的增量模式。外设的地址指针由 DMA_CCRx 的 PINC 配置,存储器的地址指针由 MINC 配置。以串口向电脑发送数据为例,要发送的数据很多,每发送完一个,那么存储器的地址指针就应该加 1,而串口数据寄存器只有一个,那么外设的地址指针就固定不变。具体的数据指针的增量模式由实际情况决定。

iii.数据什么时候传输完成

数据什么时候传输完成,我们可以通过查询标志位或者通过中断的方式来鉴别。每个DMA 通道在 DMA 传输过半、传输完成和传输错误时都会有相应的标志位,如果使能了该类型的中断后,则会产生中断。有关各个标志位的详细描述请参考 DMA 中断状态寄存器DMA_ISR 的详细描述。 

传输完成还分两种模式,是一次传输还是循环传输,一次传输很好理解,即是传输一次之后就停止,要想再传输的话,必须关断 DMA 使能后再重新配置后才能继续传输。循环传输则是一次传输完成之后又恢复第一次传输时的配置循环传输,不断的重复。具体的由 DMA_CCR 寄存器的 CIRC 循环模式位控制。

ST标准外设库中的初始化结构体

该结构体的成员变量用于指定数据从哪来到哪去,传输多大的量,以什么格式进行传输以及传输的优先权。

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