stm32 DMA控制器的介绍.doc

DMA简介（1）DMA，全称为：Direct Memory Access（即直接存储器访问），DMA 用来提供在外设和存储器之间、存储器和存储器之间的高速数据传输。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。DMA传输对于高效能嵌入式系统算法和网络是很重要的，因为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，而是直接通过硬件为 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。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（如上图所示），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。 例如，在通道 1 上有以下几个DMA请求：ADC1、 TIM2_CH3、 TIM4_CH1。由上可知，每一条独立的DMA通道都对应着若干个可以产生DMA请求的内置外设，这些DMA请求信号通过逻辑或后输出到对应的DMA通道上，如通道1就是由ADC1、 TIM2_CH3和 TIM4_CH1产生的DMA请求信号通过逻辑或后输出到通道1上，所以每一条通道任意一个时刻只能输出一个DMA请求（由于逻辑或是只要有一个请求信号便会输出到通道上，意味着在出现两个或以上的DMA请求信号的情况下无法分别到底是哪个外设的请求，因此，我们在使用某一条通道时，应尽可能做到只有一个外设的DMA请求或者时分复用）。仲裁器是用来协调各个 DMA 通道的优先级（这里我们所说的优先级指的是DMA通道的优先级，而不是来自外设的DMA请求的优先级）。然后，再由仲裁器根据优先级来处理各个通道的从外设（TIMx、ADC、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（从7个通道输出的请求信号只有一个有效）。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，被独立地开启或关闭。下表是 DMA1 各通道一览表：上表中的各个DMA通道所对应的DMA请求信号的逻辑或，如下图所示，例如：在通道 1 上的几个DMA请求信号（ADC1、 TIM2_CH3、 TIM4_CH1），这几个DMA请求是通过逻辑或后输出到通道 1 的（见下图），这样我们在同一时间，就只能使处理其中一个DMA请求，其他通道也是类似的情况。DMA寄存器注意： 下面所列举的所有寄存器中，所有与通道6和通道7相关的位，对DMA2都不适用（因为DMA2只有5个通道,而且不是所有型号的STM32都有DMA2）1.DMA 中断状态寄存器（DMA_ISR）如果开启了 DMA_ISR 寄存器中所描述的事件（三个事件：传输错误、传输过半、传输完成）的中断，在达到条件后（标志位置1）就会跳到中断服务函数里面去；如果没开启中断，我们也可以通过查询这些标志位来获得当前 DMA 传输的状态。这里常用的是TCIFx（传输完成标志位，即标志着DMA通道传输完成与否）。上述所说的事件有以下：1. 通道X传输错误标志位 ：表示传输过程出现错误。2. 通道X半传输标志位 ：表示数据传输了一半。3. 通道X传输完成标志位 ：表示数据传输完成。4. 通道X全局中断标志位 ：上述三个事件任意一个有效，该位都会置位，产生中断请求（若开了中断的话）。注意：这个寄存器为只读寄存器，所以在这些位被置位之后，只能通过其他的操作来清零（在DMA_IFCR对应位写一来清零）。2.DMA 中断标志清除寄存器（DMA_IFCR）。 该寄存器是用来清除寄存器DMA_ISR中相应的标志位的（通过写1来清0）。由软件清零或置位3. DMA通道x传输数量寄存器：DMA_CNDTRX (x=17)用低16位来表示要传输的字节数量：可以是065535。通道开启后该寄存器变为只读，指示剩余的待传输的字节数目，寄存器内容在每次DMA传输后递减。数据传输结束后，寄存器的内容或者变为0；或者当该通道配置为自动重加载模式（即循环模式）时，这个寄存器的内容将被自动重新加载为之前配置的数值。当寄存器的内容为0时，无论通道是否开启，都不会发生任何数据传输。注意：每次DMA传输的字节数是由通道配置寄存器DMA_CCRx中的PSIZE和MSIZE共同决定的（一般它们的值是相等），可以是8位（字节）、16位（半字）或者32位（字）。此时DMA_CNDTRx中相应减少的值为1、2、4。4. DMA通道x配置寄存器：DMA_CCRx(x=17) 该寄存器共有7个，每一个对应一条DMA通道 。作用由下图所示：5. 两个地址寄存器：作为数据传输的源或者目标。DMA简介（2）根据芯片型号的不同，stm32 中最多可以配置两个独立的DMA控制器，分别为DMA1和DMA2。他们中的每条通道都分别连接到了不同的外设，其中DMA1有7个通道，DMA2有5个通道，尽管通道之间独立，但是在同一时刻只能处理一条通道的请求（12条中的一条）。DMA的特点：是在脱离CPU的情况下直接利用数据总线在外设和存储器之间进行数据传输。解放了CPU在数据传输过程中的消耗。DMA的工作机制：类似于中断响应。当外设的DMA事件产生后就产生DMA请求，DMA控制器根据优先级选择相应DMA通道的请求，执行数据传输。在使用DMA通道进行数据传输前，要进行以下配置：1.优先级配置分为软件和硬件两件配置两种，软件配置有4种优先级的等级（在DMA_CCRx中设置PL1:0）：00：低 ；01：中； 10：高； 11：最高。可见，软件设置的优先级数目比实际的DMA通道数目少，所以硬件优先级的判定就是在两个通道的软件优先级一样的情况下，比较通道号，序号低的具有更高的优先级。2.数据传输设置一旦DMA响应了某个外设的请求，就要开始在外设与存储器之间传输数据。这时，要提供数据传输所用的源地址和目标地址，其中DMA_CPARx寄存器中设置外设地址，在DMA_CMARx寄存器中设置数据存储器地址（这两个地址谁为源地址，谁为目标地址。是由传输方向决定的），然后在DMA_CCARx寄存器的DIR中设置传输的方向。在DMA_CCRx寄存器中的PSIZE 和MSIZE位分别设置外设和存储器的位宽，这个位宽指的是每次DMA传输的位数（8、16、32）。一般要保持两个位宽一致，在手册中也有提到，半字传输不会出错。3.传输模式一般一次请求会连续的传输一串数据，这是通过设置DMA_CNDTRx设置传输数据量，每传输一个字节数据将会递减1（但不规定每次只能传输一个字节，具体是根据位宽决定）。根据DMA_CCRx寄存器中所设置的PINC和MINC标志位设定是否开启增量模式（若不开启，发送方只会传输同一地址的内容；而接收方会在同一地址中一直重复覆盖内容）。在开启了增量的条件下，将会根据位宽对地址进行增减。循环：DMA_CCRx寄存器中的CIRC设置是否开启循环模式，如果开启将会在一次请求传输完毕之后，自动复位计数值和地址（即三个寄存器被重新赋值），重新开始传输。4.存储器之间的互传（单指SRAM到SRAM）存储器之间的互传是通过设置DMA_CCRx寄存器中的MEM2MEM位来使能的（但前提是DMA_CCRx寄存器中的EN位使能启动DMA通道），满足上述两个条件，DMA控制器将马上开始传输数据。此时，通道x的外设地址寄存器DMA_CPARx暂时用来存放其中之一的存储器地址，传输方向也是根据DIR位来决定。所以，存在以下两种情况：1. 硬件请求：DMA通道将硬件请求分配给了芯片的内置外设（此时，地址寄存器DMA_CPARx存放外设数据存储器的地址）。2. 软件启动：存储器之间互传属于软件启动，满足EN位置位+MEM2MEM位置位，便可以传输数据。（此时，地址寄存器DMA_CPARx存放的是存储器的地址）。注意： 这种模式不能与循环模式同时使用。5.DMA的中断请求如下图所示，产生DMA中断的事件有三个，分别是传输过半、传输完成、传输错误，都连接在一个中断通道上（详见中断向量表）。所以，我们可以通过配置让数据传输完成后进入中断服务函数（对应事件是传输完成），进行数据处理。如AD采样传输到存储器之后，进行软件滤波，均值等，当然也可以用查询方式（查询DMA_ISR中的相应位）。DMA配置叙述：程序部分讲解（库函数）过程：怎样启用DMA？首先，众所周知的是初始化，任何设备启用前都要对其进行初始化，要对模块初始化，还要先了解该模块相应的结构及其函数，以便正确的设置；由于DMA较为复杂，我就只谈谈DMA的基本结构和和常用函数，这些都是ST公司提供在库函数中的。注意：在这里没有说明中断服务函数，而我们要了解清除事件的标志位是在DMA的中断服务函数中。typedef struct u32 DMA_PeripheralBaseAddr; / 以定义DMA外设基地址u32 DMA_MemoryBaseAddr; /以定义DMA内存基地址u32 DMA_DIR ; /用来定义传输方向u32 DMA_BufferSize; /用来定义总共传输的数据的大小u32 DMA_PeripheralInc; /用来设定外设地址寄存器递增与否u32 DMA_MemoryInc; /用来设定内存地址寄存器递增与否 u32 DMA_PeripheralDataSize; /设定了外设数据宽度u32 DMA_MemoryDataSize; /设定了外设数据宽度u32 DMA_Mode; /用来定义工作模式：循环缓存模式或者正常缓存模式 u32 DMA_Priority; /设定DMA通道x的软件优先级u32 DMA_M2M; /是否开启存储器之间的传输 DMA_InitTypeDef; 上述的结构体说明了我们在使用DMA传输数据前所需要配置的东西。下面代码是一个标准DMA设置： 具体的库函数的作用详见固件函数库手册。如：函数DMA_DeInit（通道x），是将通道x设置为缺省值（默认值）。1. voidDma_Init(void)2. 3. DMA_InitTypeDefDMA_InitStructure;4. 5. RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);6.7. /*DMAchannel1configuration*/8. DMA_DeInit(DMA1_Channel1);9. DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=(u32)SRC_Const_Buffer;/外设地址 10. DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr=(u32)DST_Buffer;/内存地址11. DMA_InitStructure.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC; /外设作为DMA的源端 12. DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=BufferSize; /传输大小13. DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Enable;/外设地址增加14. DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable;/内存地址自增使能 15. DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_Word;16. DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_Word;17. DMA_InitStructure.DMA_Mode=DMA_Mode_Normal;/正常模式，只传送一次;18. DMA_InitStructure.DMA_Priority=DMA_Priority_High;19. DMA_InitStructure.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable;20. DMA_Init(DMA1_Channel1,&DMA_InitStructure);21. 22. /*EnableDMAChannel1TransferCompleteinterrupt*/23. DMA_ITConfig(DMA1_Channel1,DMA_IT_TC,ENABLE);24. /使能指定的通道的具体事件的中断，DMA_IT_TC指的是传输完成25. 26. /*GetCurrentDataCountervaluebeforetransferbegins*/27. CurrDataCounter=DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel1);28. /返回当前DMA通道x剩余的待传输数据数目29. 30. /*EnableDMAChannel1transfer*/31. DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE);/使能指定的通道132. 33. 外设的DMA请求映像我们知道stm32的内置外设是可以产生硬件的DMA请求信号的，那么是怎么产生的呢？其实是通过库函数来实现的。见下面的介绍：要使DMA与外设建立有效连接，这不是DMA自身的事情，是各个外设的事情，每个外设都有 一个xxx_DMACmd(XXXx,Enable )函数，如果要使DMA与ADC建立有效联系，就使用 ADC_DMACmd函数，那么只需执行 ： ADC_DMACmd(参数1，参数2)；/使能或者失能指定的ADC的DMA请求，其他外