DMA基本原理

Posted 2021-06-11 studying~

DMA:全称Direct Memory Access（直接存储器访问），把一个地址空间的值“复制”到另一个地址空间，使用DMA传输方式无需CPU直接控制传输，通过硬件为RAM和IO设备开辟一条直接传输数据的通道，使得CPU的效率大大提高。
作用：为CPU减负。

硬件方面，STM32最多有2个DMA控制器（DMA2仅存在大容量产品中），DMA1有7个通道，DMA2有5个通道。每个通道专门用来管理来自于一个或多个外设对存储器访问的请求（由硬件决定）,附图DMA各通道限定可处理请求：


还有一个“仲裁器”来协调各个DMA请求的优先级(可以通过软件编程设置，共有四级：很高、高、中等和低)，相同优先级的DMA请求，低编号通道优先于高编号通道传输。

DMA框图

大致流程（以外设->存储器为例）：
外设（APB1、2）发送DMA请求–》经仲裁器处理–》发送到对应通道–》经DMA总线–》对存储器进行访问

STM32的DMA的特性

1.每个通道都直接连接专用的硬件DMA请求，反映在各个通道可处理的DMA请求的类型不同，都支持软件触发，这些通过软件来配置。
2.在七个请求间的优先权可以通过软件编程设置(共有四级：很高、高、中等和低)，假如在相等优先权时由硬件决定(请求0优先于请求1，前面有提到，依此类推) 。
3.存储器（闪存、SRAM、外设的SRAM）、外设（APB1 APB2和AHB）均可作为访问的源和目标

4.独立的源和目标数据区的传输宽度(字节(8位)、半字(16位)、全字(32位))
5.可编程的数据传输数目：0~65536

6.支持循环的缓冲器管理，即传输完数据又从数据头传输，反反复复

7.每个通道都有3个事件标志(DMA 半传输，DMA传输完成和DMA传输出错)，若使能对应的中断使能位，则产生中断。

8.传输方向：外设和存储器之间的传输，存储器和外设之间的传输 ，存储器和存储器之间的传输

9.指针增量模式：即每传输完一个数据，地址自增

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归纳（每次DMA传送有以下4个操作）：
1.将外设基地址写入CPARx
2.将存储器基地址写入CMARx
3.将要传输的数据数目写入CNDTRx，每传输一个数据，该寄存器自减1
4.设置DIR位，即确定数据传输方向

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常用的DMA库函数

void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,
DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct);
void DMA_Cmd(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,
FunctionalState NewState);
void DMA_ITConfig(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,
uint32_t DMA_IT, FunctionalState NewState);
void DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,
uint16_t DataNumber);
uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx);

FlagStatus DMA_GetFlagStatus(uint32_t DMAy_FLAG);
void DMA_ClearFlag(uint32_t DMAy_FLAG);
ITStatus DMA_GetITStatus(uint32_t DMAy_IT);
void DMA_ClearITPendingBit(uint32_t DMAy_IT);

常用的外设DMA使能库函数

void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq,
FunctionalState NewState);
void ADC_DMACmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
void DAC_DMACmd(uint32_t DAC_Channel, FunctionalState NewState);
void I2C_DMACmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
void SDIO_DMACmd(FunctionalState NewState);
void SPI_I2S_DMACmd(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_I2S_DMAReq,
FunctionalState NewState);

void TIM_DMAConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_DMABase,
uint16_t TIM_DMABurstLength)
void TIM_DMACmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_DMASource,
FunctionalState NewState);

void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct)
typedef struct
{
uint32_t DMA_PeripheralBaseAddr; //外设基地址
uint32_t DMA_MemoryBaseAddr; //存储器基地址
uint32_t DMA_DIR; //数据传输方向
uint32_t DMA_BufferSize; //通道传输数据量
uint32_t DMA_PeripheralInc;//外设增量模式
uint32_t DMA_MemoryInc; //存储器增量模式
uint32_t DMA_PeripheralDataSize; //外设数据宽度
uint32_t DMA_MemoryDataSize; //存储器数据宽度
uint32_t DMA_Mode; //模式：是否循环
uint32_t DMA_Priority; //优先级
uint32_t DMA_M2M; //是否存储器到存储器方式
}DMA_InitTypeDef;

DMA配置程序过程

① 使能DMA时钟
RCC_AHBPeriphClockCmd();
② 初始化DMA通道参数
DMA_Init();
③使能串口DMA发送,串口DMA使能函数：
USART_DMACmd();
④使能DMA1通道，启动传输。
DMA_Cmd();
⑤查询DMA传输状态
DMA_GetFlagStatus();
⑥获取/设置通道当前剩余数据量：
DMA_GetCurrDataCounter();
DMA_SetCurrDataCounter();