串口DMA传输简介

Posted 2023-03-16

参考技术A 姓名：刘伟 学号：17103223402

【嵌牛导读】

本文介绍了在stm32下进行串口DMA传输时需要注意的问题

【嵌牛鼻子】串口DMA传输的要点

【嵌牛提问】其他总线进行DMA传输有何异同？

【嵌牛正文】

DMA 全称Direct Memory Access，即直接存储器访问。

DMA传输将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间。当CPU初始化这个传输动作，传输动作本身是由DMA控制器来实现和完成的。

STM32有两个DMA控制器（DMA2只存在于大容量产品中），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者多个外设对存储器的访问请求。还有一个仲裁器来协调各个DMA请求的优先权。

作用：为CPU减负！

从外设（TIMx、ADCx、SPIx、I2Cx、和USARTx）产生的DMA请求，通过逻辑或输入到DMA控制器，这就意味着同时只能有一个请求有效（在同一时间，就只能使用其中的一个，其他通道也类似）。外设的DMA请求，可以通过设置相应的外设寄存器中的控制位，被独立的开启或关闭。

看到这里串口DMA请求的定义就出来了：先举个例子：譬如我想用串口发送数据到PC机，一般做法是CPU通过APB1/APB2总线往串口写数据，然后串口发送；或者是CPU通过总线从串口取（读）数据；如果此时CPU处理的任务非常多，这就会耗费CPU的处理时间。

而我们如果用DMA来传送数据那就很快了，DMA会通过自己的特定通道将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间，而且不需要CPU的干预。所以串口DMA请求的定义是：串口要发送/接收数据会请求DMA来完成数据的写和读。（注意这句话只针对本文！）

第二

串口简要复习（库函数）

这里给大家分享个帖子关于printf重定向和半主机模式的理解：

http://www.openedv.com/forum.php?mod=viewthread&tid=44609&highlight=printf

这里简要复习一下战舰STM32串口的知识点。举个例子：我想用PC机往STM32串口发送个数据，然后STM32接收到后将数据原样返回给PC机（显示在串口调试助手中）。

思路：首先我们会在串口初始化函数中配置串口接收中断，当你PC机往串口发送数据时，串口会产生接收中断；并在中断服务函数中，判断接没接收完，如果接收完毕就会把接收状态寄存器的接收完成标志位置1。到这儿是接收中断的作用。

然后在主函数中，我们不断检测接收状态寄存器的接收完成标志，看接没接收完。如果接收完了，就通过for循环将接收到的数据，全部发给串口的USART_DR寄存器（当向该寄存器写数据时，串口就会自动发送）。于是我们通过PC机发给串口的数据就会被STM32通过串口发回来了，显示在串口调试助手中。

第三

串口DMA发送流程（库函数）

战舰实验：通过按键KEY0来控制DMA发送，每按一次KEY0，DMA就传送一次数据到USART1，然后在TFTLCD模块上显示进度信息。这个现在理解就不难了吧。

从主函数入手，首先我们在STM32的SRAM中开辟一段5200（这个数字越大DMA传输越慢，反之越快）字节的空间SendBuff[]，作为我们的存储器（内存），存储要往外设（USART1）发送的数据。

然后我们在SendBuff[]中写满TEXT_TO_SEND[]里的内容。这里战舰往SendBuff[]里写的算法非常巧妙，应该学习；

现在SendBuff[]中已经存满了要发送给串口的数据。这时我们还要检测KEY0有没有按下，如果按下了，就通过两个函数：1、使能串口发送（在STM32库函数stm32f10x_usart.c中，配置USART_CR3中的DMA使能位DMAT）；2、使能DMA1通道4，启动传输（在dam.c中，最后也是调用了stm32f10x_dma.c中的DMA_Cmd();函数来使能通道）。加上之前（本文没有）对DMA参数的初始化（初始化存储器和外设基地址等），就可以启动一次传输了。

传输时间问题：传输时间跟波特率密切相关。比如波特率是9600，意思就是每秒钟发送或接受的速率为9600bit/s，8bit=1Byte（字节），故当波特率为9600时，串口的传输速率为1200字节每秒。上文我们申请的存储器（内存）空间是5200字节，故串口要传输完这个大小的空间内容内容，预计需要5200/1200约4秒多。

STM32F10x 串口使用DMA

一、DMA简介

DMA(Direct Memory Access，直接存储器访问) 是所有现代电脑的重要特色，它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依赖于 CPU 的大量中断负载。否则，CPU 需要从来源把每一片段的资料复制到暂存器，然后把它们再次写回到新的地方。在这个时间中，CPU 对于其他的工作来说就无法使用。

二、DMA的工作原理

　 DMA 传输将数据从一个地址空间复制到另外一个地址空间。当CPU 初始化这个传输动作，传输动作本身是由 DMA 控制器来实行和完成。
　 在实现DMA传输时，是由DMA控制器直接掌管总线，因此，存在着一个总线控制权转移问题。即DMA传输前，CPU要把总线控制权交给DMA控制器，而在结束DMA传输后，DMA控制器应立即把总线控制权再交回给CPU。一个完整的DMA传输过程必须经过DMA请求、DMA响应、DMA传输、DMA结束4个步骤。
　 传输的四种情况：

• 外设到内存
• 外设到外设
• 内存到外设
• 内存到内存

1. DMA主要特征

• 12个独立的可配置的通道(请求)：DMA1有7个通道，DMA2有5个通道
• 每个通道都直接连接专用的硬件DMA请求，每个通道都同样支持软件触发。这些功能通过软件来配置。
• 在同一个DMA模块上，多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)，优先权设置相等时由硬件决定(请求0优先于请求1，依此类推) 。
• 独立数据源和目标数据区的传输宽度(字节、半字、全字)，模拟打包和拆包的过程。源和目标地址必须按数据传输宽度对齐。
• 支持循环的缓冲器管理
• 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)，这3个事件标志逻辑或成为一个单独的中断请求。
• 存储器和存储器间的传输
• 外设和存储器、存储器和外设之间的传输
• 闪存、SRAM、外设的SRAM、APB1 、APB2和AHB外设均可作为访问的源和目标。
• 可编程的数据传输数目：最大为65535

2. DMA框图
   

3. DMA硬件优先级
   
   

4. 各个通道的DMA
   
   

三、程序分析

1. 初始化结构体

typedef struct

    uint32_t DMA_PeripheralBaseAddr; 
    uint32_t DMA_MemoryBaseAddr;    
    uint32_t DMA_DIR;              
    uint32_t DMA_BufferSize;        
    uint32_t DMA_PeripheralInc;     
    uint32_t DMA_MemoryInc;         
    uint32_t DMA_PeripheralDataSize; 
    uint32_t DMA_MemoryDataSize;     
    uint32_t DMA_Mode;              
    uint32_t DMA_Priority;          
    uint32_t DMA_M2M;                
DMA_InitTypeDef;

参考文献

STM32 DMA工作原理：https://blog.csdn.net/baidu_37366055/article/details/98069744
STM32之DMA原理：https://blog.csdn.net/lushoumin/article/details/78907526

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