STM32基础-------DMA
写在前面
这两天学习了DMA，在这里写一下关于自己对DMA的一些理解。
第一次写博客，不足地方肯定很多，错误地方希望大家指正。
一、DMA介绍
1.DMA是什么
DMA—Direct Memory Access, 翻译过来就是数据直接存储访问。官方一点的描述是：
DMA传输将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间，提供在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。
所以DMA其实就相当于一个搬运工，把数据从一个地方搬到另一个地方。当大量数据需要传输的时候，我们就给DMA发送命令，让DMA去处理这些数据，从而解放CPU,让CPU去处理更复杂的事件。
2.DMA框图
从上图可见，STM32有2个DMA,它们都挂载在AHB总线上，而且和Cortex-M3核心共享数据总线，可以直接进行存储器数据传输。DMA1有7个通道，DMA2有5个通道，每个通道分别对应着不同的外设寄存器。
2.1DMA请求和仲裁
当外设产生DMA请求时，这个请求信号发送给DMA，首先由DMA的仲裁器仲裁，根据通道优先级决定哪个通道先进行数据传输。DMA通道优先级由软件和硬件共同管理。
软件：有四个等级，可以通过DMA_CCRx寄存器配置。
硬件：如果两个通道的优先级相同，则根据通道编号来决定哪个通道优先级更高，编号小的优先级高。
2.2DMA通道
当外设和存储器之间进行数据传输时，每个通道都可以在有固定地址的外设寄存器和存储器之间进行DMA传输。DMA传输数据量是可以通过软件来配置的，最大为65535。
从上图我们可以看到每个通道都有对应的外设，但是DMA不是也可以进行存储器到存储器之间的传输吗？为什么没有看到对应的通道呢？其实，DMA的任何一个通道都可以进行存储器到存储器之间的数据传输。只不过在存储器到存储器之间进行数据传输前，需要将DMA_CCRx的MEM2MEM位置位。
下图更加清晰地表现出DMA通道优先级和数据传输模式的关系
从图中可见，每个通道都有MEM2MEM位，因此均可通过配置该位来实现存储器到存储器之间数据传输。
2.3DMA数据传输格式及对齐
DMA进行数据传输时，源地址和目标地址的数据宽度可以设定1byte、2byte、4byte。
下图为源地址数据宽度1byte，目标地址数据宽度1byte数据传输及对齐方式。
下图为源地址数据宽度为1byte,目标地址数据宽度为4byte数据传输及对齐方式。
下图为源地址为4byte,目标地址为1byte数据传输及对齐方式
二、DMA代码详解
Memory to Memory
程序目标：使用DMA实现存储器到存储器的数据传输。将flash ROM中的数据复制到SRAM中
DMA初始化
dam_mtm.c文件
#include"dma_mtm.h"
const u32 RSC_CONST_BUFFER[BUFFERSIZE] =
{
0x11111111,0x22222222,0x33333333,
0x44444444,0x55555555,0x66666666,
0x77777777,0x88888888,0x99999999
};//定义源数据数组 定义为常量数组，存放于ROM中，
u32 DST_BUFFER[BUFFERSIZE];//定义变量数组，存放于SRAM中
/*memory to memory DMA初始化*/
void DMA_MTM_Config(void)
{
DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
RCC_AHBPeriphClockCmd (MTM_DMA_CLK ,ENABLE);//DMA挂载在AHB总线上，所以打开AHB总线上的DMA时钟
/*1.确定数据从哪里来，到哪里去*/
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)RSC_CONST_BUFFER;//设置源地址 即flash中数据地址
DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)DST_BUFFER; //设置目的地址 即SRAM中数据地址
DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC ; //设置数据传输方向为外设->存储器
/*2.设置传输数据大小以及数量*/
DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = BUFFERSIZE; //数据长度
DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Word; //数据大小为字 即4byte
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word; //数据大小为字，4byte
/*3.设数据传输模式*/
DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //存储器即SRAM地址自增开启
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Enable;//外设及flash地址自增开启
DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; //正常模式，不循环
DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Enable;//开启存储器到存储器传输模式，当该模式开启时，则必须将DMA_Mode配置为Normal模式，即不循环
DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High;//通道优先级为高
DMA_Init (MTM_DMA,&DMA_InitStruct);//初始化DMA
DMA_Cmd (MTM_DMA,ENABLE);//使能DMA
}
/*字符串比较函数，1相同 0不同*/
u8 Buffer_Compare(const u32* pBuffer1,u32* pBuffer2,u16 len)
{
while(len--)
{
if(*pBuffer1 != *pBuffer2)
return 0;
pBuffer1++;
pBuffer2++;
}
return 1;
}
dam_mtm.h文件
#ifndef DMA_MTM_H
#define DMA_MTM_H
#include "stm32f10x.h"
#define BUFFERSIZE 9
#define MTM_DMA DMA1_Channel1
#define MTM_DMA_CLK RCC_AHBPeriph_DMA1
void DMA_MTM_Config(void);
u8 Buffer_Compare(const u32* pBuffer1,u32* pBuffer2,u16 len);
#endif /*DMA_MTM_H*/
main.c文件
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "./dma/dma_mtm.h"
#include "./dma/dma_mtp.h"
#include "./dma/dma_ptm.h"
#include "./led/led.h"
extern u32 DST_BUFFER[BUFFERSIZE];
extern const u32 RSC_CONST_BUFFER[BUFFERSIZE];
int main(void)
{
int i;
SystemInit();//初始化RCC 设置系统主频为72MHZ
delay_init(); //延时初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
LED_GPIO_Config();
uart_init(115200);
DMA_MTM_Config();//初始化DMA
printf("RSC_CONST_BUFFER:\n");
for(i=0; i<BUFFERSIZE; i++)//打印flash中的常量数据
{
printf("0x%x ",RSC_CONST_BUFFER[i]);
}
printf("\nDST_BUFFER:\n");
for(i=0; i<BUFFERSIZE; i++)//打印SRAM中的变量数据
{
printf("0x%x ",DST_BUFFER[i]);
}
if (Buffer_Compare(RSC_CONST_BUFFER,DST_BUFFER,BUFFERSIZE) == 0) //两组数据作比较
{
printf("\nData transmission failure\n");
}
else
{
printf("\nData transmission completed\n");
}
while(1)
{
delay_ms(133);
LED_G_TOGGLE;
}
}
Memory to Peripheral
程序目标：将内部SRAM中的数据通过DMA传输到USART DR寄存器中，通过串口打印数据
dma_mtp.c文件
#include"dma_mtp.h"
u8 SRC_BUFFER[USART_BUFFERSIZE];
/*DMA初始化功能
内部SRAM作为存储器，USART1作为外设
将内部SRAM中的数据传输到USART1的DR中
USART将数据通过串口打印
*/
void DMA_MTP_Config(void)
{
DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
RCC_AHBPeriphClockCmd (MTP_DMA_CLK ,ENABLE);//开启时钟
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)DST_ADDR;//设置目的地址
DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)SRC_BUFFER; //设置源地址
DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST ; //设置数据传输方向为外设->存储器
DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = USART_BUFFERSIZE; //数据长度
DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //数据大小为字
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //自动增加开启
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; //正常模式，不循环
DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //关闭存储器到存储器传输
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC4); //清除DMA1传输完成标志位
DMA_Init (MTP_DMA,&DMA_InitStruct);
DMA_Cmd (MTP_DMA,ENABLE);
}
dma_mpt.h文件
#ifndef DMA_MTP_H
#define DMA_MTP_H
#include "stm32f10x.h"
#define USART_BUFFERSIZE 10000 //数据长度
#define MTP_DMA DMA1_Channel4 //通道设置
#define MTP_DMA_CLK RCC_AHBPeriph_DMA1
#define DST_ADDR (USART1_BASE + 0x04) //外设寄存器地址，该地址为USART数据寄存器DR的地址
void DMA_MTP_Config(void);
#endif /*DMA_MTM_H*/
main.c文件
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "./dma/dma_mtm.h"
#include "./dma/dma_mtp.h"
#include "./dma/dma_ptm.h"
#include "./led/led.h"
extern u8 SRC_BUFFER[USART_BUFFERSIZE];
int main(void)
{
int i;
SystemInit();//初始化RCC 设置系统主频为72MHZ
delay_init(); //延时初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
LED_GPIO_Config();
uart_init(115200);
for (i=0; i<USART_BUFFERSIZE;i++)
{
SRC_BUFFER[i] = 'c';
}
DMA_MTP_Config();
USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); //使能USART_DMA数据发送模式
while(1)
{
delay_ms(133);
LED_G_TOGGLE;
}
}
Peripheral to Memory
程序目标：将串口接收到的数据通过DMA传送到SRAM中
串口初始化
void uart_init(u32 bound)
{
//GPIO端口设置
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能USART1，GPIOA时钟
//USART1_TX GPIOA.9
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9
//USART1_RX GPIOA.10初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10
//Usart1 NVIC 配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器
//USART 初始化设置
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);//开启串口接受中断，中断产生条件为接收一包数据完成
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口1
}
串口中断
void USART1_IRQHandler(void)
{
uint16_t t;
if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_IDLE) == SET) //检查中断是否发生
{
DMA_Cmd(DMA1_Channel5,DISABLE); //关闭DMA传输
t = DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel5); //获取剩余的数据数量
Usart_SendArray(USART1,DST_Data,DMA_DATASIZE-t); //向电脑返回数据（接收数据数量 = SENDBUFF_SIZE - 剩余未传输的数据数量）
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel5,DMA_DATASIZE); //重新设置传输的数据数量
DMA_Cmd(DMA1_Channel5,ENABLE); //开启DMA传输
USART_ReceiveData(USART1); //读取一次数据，不然会一直进中断
USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_IDLE); //清除串口空闲中断标志位
}
}
串口中断完成的任务是，当串口接收到一包数据后，数据通过DMA传送到SRAM中，并产生中断。这时将DMA关闭，防止串口再接收到数据从而扰乱发送，接着重置DMA接收数据数量，再次开启DMA接收数据。
也就是说当产生中断时，DMA已经将数据搬运完成了。
dma_ptm.c文件
#include"dma_ptm.h"
u8 DST_Data[DMA_DATASIZE];
/*DMA初始化模式：
USART为外设，内部SRAM作为存储器
数据从外设传输到SRAM
*/
void DMA_PTM_Config(void)
{
DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
RCC_AHBPeriphClockCmd (RCC_AHBPeriph_DMA1 ,ENABLE); //开启DMA时钟
//从哪里来到哪里去
DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)DST_Data; //目的地址为DST_Data数组
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = SOR_ADDR; //原地址 即串口数据寄存器DR地址
DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //数据从外设向存储器传输，即从USART传输到SRAM
//砖头大小和数量
DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = DMA_DATASIZE; //数据长度
DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //存储器数据大小为字节
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte ;//外设数据大小为字节
//砖头地址
DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable ; //存储器地址递增
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable ; // 外设地址不变 始终是USART数据寄存器DR
DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;//正常模式
DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High ;//高优先级
DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable ;
DMA_Init (DMA1_Channel5,&DMA_InitStruct);
DMA_Cmd(DMA1_Channel5,ENABLE);
}
dma_ptm.h文件
#ifndef DMA_PTM_H_
#define DMA_PTM_H_
#include "stm32f10x.h"
#define SOR_ADDR (USART1_BASE+0x04)
#define DMA_DATASIZE 1000
#define PTM_DMA DMA1_Channel5
void DMA_PTM_Config(void);
#endif /*DMA_PTM_H_*/
main.c文件
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "./dma/dma_mtm.h"
#include "./dma/dma_mtp.h"
#include "./dma/dma_ptm.h"
#include "./led/led.h"
/*测试哪种传输模式就将哪种模式置1 其他置0*/
#define MTM (1) //memory to memory
#define MTP (0) //memory to periphral
#define PTM (0) //periphral to memory
extern u32 DST_BUFFER[BUFFERSIZE];
extern const u32 RSC_CONST_BUFFER[BUFFERSIZE];
extern u8 SRC_BUFFER[USART_BUFFERSIZE];
extern u8 DST_Data[DMA_DATASIZE];
int main(void)
{
int i;
SystemInit();//初始化RCC 设置系统主频为72MHZ
delay_init(); //延时初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
LED_GPIO_Config();
uart_init(115200);
DMA_PTM_Config();
USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Rx,ENABLE);
while(1)
{
delay_ms(133);
LED_G_TOGGLE;
}
}