2019年01月09日 | STM32学习笔记一一DMA传输

1.简介

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。

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。还有一个仲裁起来协调各个 DMA 请求的优先权。

2.STM32 DMA特性

●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，依此类推) 。

●独立的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 65536

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。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。

3.相关寄存器

DMA 中断状态寄存器（DMA_ISR）

如果开启了 DMA_ISR 中这些中断，在达到条件后就会跳到中断服务函数里面去，即使没开启，我们也可以通过查询这些位来获得当前 DMA 传输的状态。这里我们常用的是 TCIFx，即通道 DMA 传输完成与否的标志。注意此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除。

DMA 中断标志清除寄存器（DMA_IFCR）

该寄存器的各位描述如下图：

DMA_IFCR 的各位就是用来清除 DMA_ISR 的对应位的，通过写 1 清除。在 DMA_ISR 被置位后，我们必须通过向该位寄存器对应的位写入 1 来清除。

DMA 通道 x 配置寄存器（DMA_CCRx）（x=1~7）

该寄存器控制着 DMA 的很多相关信息，包括数据宽度、外设及存储器的宽度、通道优先级、增量模式、传输方向、中断允许、使能等都是通过该寄存器来设置的。所以 DMA_CCRx 是 DMA 传输的核心控制寄存器。

DMA 通道 x 传输数据量寄存器（DMA_CNDTRx）

这个寄存器控制 DMA 通道 x 的每次传输所要传输的数据量。其设置范围为 0~65535。并且该寄存器的值会随着传输的进行而减少，当该寄存器的值为 0 的时候就代表此次数据传输已经全部发送完成了。所以可以通过这个寄存器的值来知道当前 DMA 传输的进度。

DMA 通道 x 的外设地址寄存器（DMA_CPARx）

该寄存器用来存储 STM32 外设的地址，比如我们使用串口 1，那么该寄存器必须写入 0x40013804（其实就是&USART1_DR）。如果使用其他外设，就修改成相应外设的地址就行了。

DMA 通道 x 的存储器地址寄存器（DMA_CMARx） 

该寄存器和 DMA_CPARx 差不多，但是是用来放存储器的地址的。比如我们使用SendBuf[5200]数组来做存储器，那么我们在DMA_CMARx 中写入&SendBuff 就可以了。

4.库函数下 DMA1 通道 4 的配置步骤

（1）使能 DMA 时钟

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); //使能 DMA 时钟

（2） 初始化 DMA 通道 4 参数

DMA 通道配置参数种类比较繁多，包括内存地址，外设地址，传输数据长度，数据宽度，通道优先级等等。这些参数的配置在库函数中都是在函数 DMA_Init 中完成.

函数定义：

void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct)

第一个参数:指定初始化的 DMA 通道号; 

第二个参数: 跟其他外设一样，同样是通过初始化结构体成员变量值来达到初始化的目的。

DMA_InitTypeDef 结构体的定义：

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;

第一个参数 ：DMA_PeripheralBaseAddr 用来设置 DMA 传输的外设基地址，比如要进行串口 DMA 传输，那么外设基地址为串口接受发送数据存储器 USART1->DR 的地址，表示方法为 &USART1->DR。

第二个参数 ：DMA_MemoryBaseAddr为内存基地址，也就是我们存放 DMA传输数据的内存地址。

第三个参数： DMA_DIR 设置数据传输方向，决定是从外设读取数据到内存还送从内存读取数据发送到外设，也就是外设是源地还是目的地，这里我们设置为从内存读取数据发送到串口， 所以外设自然就是目的地了，所以选择值为 DMA_DIR_PeripheralDST。

第四个参数： DMA_BufferSize 设置一次传输数据量的大小。

第五个参数 ：DMA_PeripheralInc 设置传输数据的时候外设地址是不变还是递增。如果设置 为递增，那么下一次传输的时候地址加 1，这里因为我们是一直往固定外设地址&USART1->DR   发送数据，所以地址不递增，值为 DMA_PeripheralInc_Disable；

第六个参数 ：DMA_MemoryInc 设置传输数据时候内存地址是否递增。 这个参数和 

DMA_PeripheralInc 意思接近，只不过针对的是内存。这里我们的场景是将内存中连续存储单元的数据发送到串口，毫无疑问内存地址是需要递增的，所以值为DMA_MemoryInc_Enable。

第七个参数 ：DMA_PeripheralDataSize 用来设置外设的的数据长度是为字节传输（8bits），半字传输 (16bits)还是字传输 (32bits)，这里我们是 8 位字节传输，所以值设置为DMA_PeripheralDataSize_Byte。

第八个参数 ：DMA_MemoryDataSize 是用来设置内存的数据长度，和第七个参数意思接近，这里我们同样设置为字节传输 DMA_MemoryDataSize_Byte。

第九个参数： DMA_Mode 用来设置 DMA 模式是否循环采集，也就是说，比如我们要从内存中采集 64 个字节发送到串口，如果设置为重复采集，那么它会在 64 个字节采集完成之后继续从内存的第一个地址采集，如此循环。这里我们设置为一次连续采集完成之后不循环。所以设置值为 DMA_Mode_Normal。在我们下面的实验中，如果设置此参数为循环采集，那么你会看到串口不停的打印数据，不会中断。

第十个参数：是设置 DMA 通道的优先级，有低，中，高，超高三种模式，这里设置优先级别为中级，所以值为 DMA_Priority_Medium。如果要开启多个通道，那么这个值就非常有意义。

第 十 一 个 参 数 ：DMA_M2M 设 置 是 否 是 存 储 器 到 存 储 器 模 式 传 输 ， 这 里 我 们 选 择DMA_M2M_Disable。

（3）使能串口 DMA 发送

进行 DMA 配置之后，我们就要开启串口的 DMA 发送功能，使用的函数是：USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);

如果是要使能串口 DMA 接受，那么第二个参数修改为 USART_DMAReq_Rx 即可。

（4）使能 DMA1 通道 4，启动传输。

使能串口 DMA 发送之后，我们接着就要使能 DMA 传输通道：DMA_Cmd(DMA_CHx, ENABLE);

通过以上 3 步设置，我们就可以启动一次 USART1 的 DMA 传输了。

（5）查询 DMA 传输状态

在 DMA 传输过程中，我们要查询 DMA 传输通道的状态，使用的函数是：FlagStatus DMA_GetFlagStatus(uint32_t DMAy_FLAG)

比如我们要查询 DMA 通道 4 传输是否完成，方法是：DMA_GetFlagStatus(DMA2_FLAG_TC4);

这里还有一个比较重要的函数就是获取当前剩余数据量大小的函数：uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx)

比如我们要获取 DMA 通道 4 还有多少个数据没有传输，方法是：DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel4);

5.软件实现

（1）DMA实现

#include "dma.h"

DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

u16 DMA1_MEM_LEN;//保存 DMA 每次数据传送的长度

//DMA1 的各通道配置

//这里的传输形式是固定的,这点要根据不同的情况来修改

//从存储器->外设模式/8 位数据宽度/存储器增量模式

//DMA_CHx:DMA 通道 CHx

//cpar:外设地址

//cmar:存储器地址

//cndtr:数据传输量

void MYDMA_Config(DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx,u32 cpar,u32 cmar,u16 cndtr)

{

    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); //使能 DMA 时钟

    DMA_DeInit(DMA_CHx); //将 DMA 的通道 1 寄存器重设为缺省值

    DMA1_MEM_LEN=cndtr;

    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = cpar; //DMA 外设 ADC 基地址

    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = cmar; //DMA 内存基地址

    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST; //数据传输方向内存到外设

    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = cndtr; //DMA 通道的 DMA 缓存的大小

    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外设地址不变

    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//内存地址寄存器递增

    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize =   DMA_PeripheralDataSize_Byte;

//数据宽度为 8 位

    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //数据宽度为 8 位

    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; //工作在正常缓存模式

    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //DM 通道拥有中优先级

    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //非内存到内存传输

    DMA_Init(DMA_CHx, &DMA_InitStructure); //初始化 DMA 的通道

}

//开启一次 DMA 传输

void MYDMA_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx)

{

    DMA_Cmd(DMA_CHx, DISABLE ); //关闭 USART1 TX DMA1 所指示的通道

    DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel4,DMA1_MEM_LEN);//设置 DMA 缓存的大小

    DMA_Cmd(DMA_CHx, ENABLE); //使能 USART1 TX DMA1 所指示的通道

}

（2）主函数实现

const u8 TEXT_TO_SEND[]={"ALIENTEK Mini STM32 DMA 串口实验"};

#define TEXT_LENTH  sizeof(TEXT_TO_SEND)-1          //TEXT_TO_SEND字符串长度(不包含结束符)

u8 SendBuff[(TEXT_LENTH+2)*100];

 int main(void)

 { 

    u16 i;

    u8 t=0; 

    float pro=0;            //进度 

    delay_init();            //延时函数初始化    

    uart_init(9600);        //串口初始化为9600

    LED_Init();             //初始化与LED连接的硬件接口

    LCD_Init();             //初始化LCD 

    KEY_Init();             //按键初始化         

    MYDMA_Config(DMA1_Channel4,(u32)&USART1->DR,(u32)SendBuff,(TEXT_LENTH+2)*100);//DMA1通道4,外设为串口1,存储器为SendBuff,长(TEXT_LENTH+2)*100.

    POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为红色 

    LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"Mini STM32");   

    LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"DMA TEST"); 

    LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");

    LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2018/3/26");   

    LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"KEY0:Start");

    //显示提示信息       

    for(i=0;i<(TEXT_LENTH+2)*100;i++)//填充ASCII字符集数据

    {

        if(t>=TEXT_LENTH)//加入换行符

        { 

            SendBuff[i++]=0x0d; 

            SendBuff[i]=0x0a; 

            t=0;

        }else 

            SendBuff[i]=TEXT_TO_SEND[t++];//复制TEXT_TO_SEND语句    

    }        

    POINT_COLOR=BLACK;//设置字体为蓝色   

    i=0;

    while(1)

    {

        t=KEY_Scan(0);

        if(t==KEY0_PRES)//KEY0按下

        {

            LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"Start Transimit....");

            LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"   %");//显示百分号

            printf("\r\nDMA DATA:\r\n ");       

            USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); //????1?DMA??        

            MYDMA_Enable(DMA1_Channel4);//开始一次DMA传输！      

            //等待DMA传输完成，此时我们来做另外一些事，点灯

            //实际应用中，传输数据期间，可以执行另外的任务

            while(1)

            {

                if(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC4)!=RESET)//等待通道4传输完成

                {

                    DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC4);//清除通道4传输完成标志

                    break; 

                }

                pro=DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel4);//得到当前还剩余多少个数据

                pro=1-pro/((TEXT_LENTH+2)*100);//得到百分比    

                pro*=100;      //扩大100倍

                LCD_ShowNum(60,170,pro,3,16);     

            }               

            LCD_ShowNum(60,170,100,3,16);//显示100%     

            LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"Transimit Finished!");//提示传送完成

        }

        i++;

        delay_ms(10);

        if(i==20)

        {

            LED0=!LED0;//提示系统正在运行   

            i=0;

        }          

    }

}

参考：

1.正点原子库函数教程