STM32F4 HAL库开发 -- DMA

Posted 2022-11-30 聚优致成

一、DMA简介

DMA之前有讲过，参看：STM32开发 – DMA详解

DMA，全称为Direct Memory Access，即直接存储器访问。DMA传输方式无需CPU直接控制传输，也没有中断处理方式那样保留现场和恢复现场的过程，通过硬件为RAM与I/O设备开辟一条直接传送数据的通路，能使CPU的效率大为提高。
STM32F407最多有2个DMA控制器（DMA1和DMA2），共16个数据流（每个控制器8个），每一个DMA控制器都用于管理一个或多个外设的存储访问请求。每个数据流总共可以有多大8个通道（或称为请求）。每个数据流通道都有一个仲裁器，用于处理DMA请求间的优先级。

二、映射表

DMA1的各数据流通道映射表：

DMA2的各数据流通道映射表：

三、函数

1、使能、失能DMA时钟

DMA的时钟使能是通过AHB1ENR寄存器来控制的，这里我们要先使能时钟，才可以配置DMA相关寄存器。HAL库方法为：

__HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();//DMA2 时钟使能
__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();//DMA1 时钟使能

__HAL_RCC_DMA1_CLK_DISABLE();//禁止 DMA1 时钟
__HAL_RCC_DMA2_CLK_DISABLE();//禁止 DMA2 时钟

2、初始化DMA2

DMA的某个数据流各种配置参数初始化是通过HAL_DMA_Init函数实现的，该函数声明为：

HAL_StatusTypeDef HAL_DMA_Init(DMA_HandleTypeDef *hdma)

该函数只有一个DMA_HandleTypeDef 结构体指针类型入口参数，结构体定义为：

typedef struct __DMA_HandleTypeDef

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

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

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

  __IO 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                       (* XferM1CpltCallback)( struct __DMA_HandleTypeDef * hdma);       /*!< DMA transfer complete Memory1 callback */
  
  void                       (* XferM1HalfCpltCallback)( struct __DMA_HandleTypeDef * hdma);   /*!< DMA transfer Half complete Memory1 callback */
  
  void                       (* XferErrorCallback)( struct __DMA_HandleTypeDef * hdma);        /*!< DMA transfer error callback            */
  
  void                       (* XferAbortCallback)( struct __DMA_HandleTypeDef * hdma);        /*!< DMA transfer Abort callback            */  

  __IO uint32_t              ErrorCode;                                                        /*!< DMA Error code                          */
  
  uint32_t                   StreamBaseAddress;                                                /*!< DMA Stream Base Address                */

  uint32_t                   StreamIndex;                                                      /*!< DMA Stream Index                       */
 
DMA_HandleTypeDef;

成员变量 Instance 是用来设置寄存器基地址，例如要设置为 DMA2 的数据流 7，那么取值为 DMA2_Stream7。
成员变量 Parent 是 HAL 库处理中间变量，用来指向 DMA 通道外设句柄。
成员变量 XferCpltCallback（传输完成回调函数） , XferHalfCpltCallback（半传输完成回调函数） , XferM1CpltCallback（ Memory1 传输完成回调函数）和 XferErrorCallback（传输错误回调函数）是四个函数指针，用来指向回调函数入口地址。
成员变量 StreamBaseAddress 和 StreamIndex 是数据流基地址和索引号，这个是 HAL 库处理的时候会自动计算，用户无需设置。

其他成员变量HAL库处理过程状态标识变量，不做过多讲解。接下来我们着重介绍成员变量Init，它是DMA_InitTypeDef结构体类型，该结构体定义为：

typedef struct

uint32_t Channel; //通道，例如： DMA_CHANNEL_4
uint32_t Direction;//传输方向，例如存储器到外设 DMA_MEMORY_TO_PERIPH
uint32_t PeriphInc;//外设（非）增量模式，非增量模式 DMA_PINC_DISABLE
uint32_t MemInc;//存储器（非）增量模式，增量模式 DMA_MINC_ENABLE
uint32_t PeriphDataAlignment; //外设数据大小： 8/16/32 位。
uint32_t MemDataAlignment; //存储器数据大小： 8/16/32 位。
uint32_t Mode;//模式：外设流控模式/循环模式/普通模式
uint32_t Priority; //DMA 优先级：低/中/高/非常高
uint32_t FIFOMode;//FIFO 模式开启或者禁止
uint32_t FIFOThreshold; //FIFO 阈值选择：
uint32_t MemBurst; //存储器突发模式：单次/4 个节拍/8 个节拍/16 个节拍
uint32_t PeriphBurst; //外设突发模式：单次/4 个节拍/8 个节拍/16 个节拍
DMA_InitTypeDef;

具体usart使用DMA的配置如下：

    /* USART1_TX Init */
    hdma_usart1_tx.Instance = DMA2_Stream7;
    hdma_usart1_tx.Init.Channel = DMA_CHANNEL_4;
    hdma_usart1_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
    hdma_usart1_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    hdma_usart1_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    hdma_usart1_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    hdma_usart1_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
    hdma_usart1_tx.Init.Mode = DMA_NORMAL;
    hdma_usart1_tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_VERY_HIGH;
    hdma_usart1_tx.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;
    if (HAL_DMA_Init(&hdma_usart1_tx) != HAL_OK)
    
      Error_Handler();
    

    __HAL_LINKDMA(uartHandle,hdmatx,hdma_usart1_tx);

这里大家要注意，HAL库为了处理各类外设的DMA请求，在调用相关函数之前，需要调用一个宏定义标识符，来连接DMA和外设句柄。例如上面的要使用串口DMA发送，所以方式为：

__HAL_LINKDMA(uartHandle,hdmatx,hdma_usart1_tx);

3、使能串口的DMA发送

HAL库提供了对串口的DMA发送的停止，暂停，继续等操作函数。

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef *huart); //停止
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAPause(UART_HandleTypeDef *huart); //暂停
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAResume(UART_HandleTypeDef *huart);//恢复

4、使能DMA数据流

使能DMA数据流的函数为：

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

5、查询DMA传输状态

查询DMA传输通道的状态：

__HAL_DMA_GET_FLAG(&UART1TxDMA_Handler,DMA_FLAG_TCIF3_7);

获取当前传输剩余数据量：

__HAL_DMA_GET_COUNTER(&UART1TxDMA_Handler);

设置对应DMA数据流传输的数据量大小：

__HAL_DMA_SET_COUNTER(&UART1TxDMA_Handler,1000);

6、DMA中断使用方法

DMA 中断对于每个流都有一个中断服务函数，比如 DMA2_Stream7 的中断服务函数为DMA2_Stream7_IRQHandler 。 同样 ， HAL 库 也 提 供 了一 个通 用的 DMA 中 断处 理函 数HAL_DMA_IRQHandler，在该函数内部，会对 DMA 传输状态进行分析，然后调用相应的中断处理回调函数：

void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);//发送完成回调函数
void HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);/发送一半回调函数
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);//接收完成回调函数
void HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);//接收一半回调函数
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart);//传输出错回调函数

对于串口 DMA 开启，使能数据流，启动传输，这些步骤，如果使用了中断，可以直接调用 HAL 库函数 HAL_USART_Transmit_DMA，该函数声明如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_USART_Transmit_DMA(USART_HandleTypeDef *husart,
uint8_t *pTxData, uint16_t Size);