2021年08月19日 | STM32 DMA详解——一串口为例

一. DMA原理：

DMA(Direct Memory Access，直接内存存取) 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。

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。典型的例子就是移动一个外部内存的区块到芯片内部更快的内存区。像是这样的操作并没有让处理器工作拖延，反而可以被重新排程去处理其他的工作。

二.STM32使用DMA

1.DMA的设置：

要配置的有DMA传输通道选择，传输的成员和方向、普通模式还是循环模式等等。

void DMA_Configuration(void)
{
   DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
//DMA设置：
   //设置DMA源：内存地址&串口数据寄存器地址
   //方向：内存-->外设
   //每次传输位：8bit
   //传输大小DMA_BufferSize=SENDBUFF_SIZE
   //地址自增模式：外设地址不增，内存地址自增1
   //DMA模式：一次传输，非循环
   //优先级：中
   DMA_DeInit(DMA1_Channel4);//串口1的DMA传输通道是通道4
   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = USART1_DR_Base;
   DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)SendBuff; //DMA访问的数据地址
   DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;//外设作为DMA的目的端
   DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = SENDBUFF_SIZE;//传输数据大小
   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址不增加
   DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//内存地址自增1
   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
   DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
   DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;

   //DMA_Mode_Normal（只传送一次）, DMA_Mode_Circular （循环传送）
   DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;//(DMA传送优先级为中等)
   DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
   DMA_Init(DMA1_Channel4, &DMA_InitStructure);
}

注：

1、传输通道：通过查表，串口1的发送对应的是DMA的通道4，所以此处选择通道4.

2、DMA传输方式：

（1） DMA_Mode_Normal，正常模式，当一次DMA数据传输完后，停止DMA传送，对于上例而言，就是DMA_PeripheralDataSize_Byte个字节的传送完成后，就停止传送。

（2） DMA_Mode_Circular

循环模式，当传输完一次后，重新接着传送，永不停息。

2、外设的DMA方式设置

将串口1设置成DMA模式：

USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Tx, ENABLE);

3、待传输数据的定义和初始化

#define SENDBUFF_SIZE   10240
vu8 SendBuff[SENDBUFF_SIZE];

   for(i=0;i   {
       SendBuff[i] = i%10+'0';
   }
4、开始DMA传输（使能对应的DMA通道）
DMA_Cmd(DMA1_Channel4, ENABLE);

5、DMA传输的完成

while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC4) == RESET)
{
      LED_1_REV;      //LED改变亮灭
      Delay();        //浪费时间
}

当传输完成后，就会跳出上面的死循环。

下面是九九的一个例程，测试过，可以运行！

/******************************************************************************
* 本文件实现串口发送功能（通过重构putchar函数，调用printf；或者USART_SendData()
* 这里是一个用串口实现大量数据传输的例子，使用了DMA模块进行内存到USART的传输
* 每当USART的发送缓冲区空时，USART模块产生一个DMA事件，
* 此时DMA模块响应该事件，自动从预先定义好的发送缓冲区中拿出下一个字节送给USART
* 整个过程无需用户程序干预，用户只需启动DMA传输传输即可
* 在仿真器调试时，可以在数据传输过程中暂停运行，此时DMA模块并没有停止
* 串口依然发送，表明DMA传输是一个独立的过程。
* 同时开启接收中断，在串口中断中将数据存入缓冲区，在main主循环中处理
* 作者：jjldc（九九）
* 代码硬件基于万利199元的EK-STM32F开发板，CPU=STM32F103VBT6
*******************************************************************************/

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "stm32f10x_lib.h"
#include "stdio.h"

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
#define USART1_DR_Base  0x40013804

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
#define SENDBUFF_SIZE   10240
vu8 SendBuff[SENDBUFF_SIZE];
vu8 RecvBuff[10];
vu8 recv_ptr;

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void RCC_Configuration(void);
void GPIO_Configuration(void);
void NVIC_Configuration(void);
void DMA_Configuration(void);
void USART1_Configuration(void);

int fputc(int ch, FILE *f);
void Delay(void);

/* Private functions ---------------------------------------------------------*/
/*******************************************************************************
* Function Name  : main
* Description    : Main program.
* Input          : None
* Output         : None
* Return         : None
*******************************************************************************/
int main(void)
{
   u16 i;
#ifdef DEBUG
   debug();
#endif
   recv_ptr = 0;

   RCC_Configuration();
   GPIO_Configuration();
   NVIC_Configuration();
   DMA_Configuration();
   USART1_Configuration();

   printf("rnSystem Start...rn");
   printf("Initialling SendBuff... rn");
   for(i=0;i   {
       SendBuff[i] = i%10+'0';
   }
   printf("Initial success!rnWaiting for transmission...rn");
   //发送去数据已经准备好，按下按键即开始传输
   while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOD, GPIO_Pin_3));

   printf("Start DMA transmission!rn");

   //这里是开始DMA传输前的一些准备工作，将USART1模块设置成DMA方式工作
   USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Tx, ENABLE);
   //开始一次DMA传输！
   DMA_Cmd(DMA1_Channel4, ENABLE);

  //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(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC4) == RESET)
   {
       Delay();        //浪费时间
   }
   //DMA传输结束后，自动关闭了DMA通道，而无需手动关闭
   //下面的语句被注释
   //DMA_Cmd(DMA1_Channel4, DISABLE);

   printf("rnDMA transmission successful!rn");

   /* Infinite loop */
   while (1)
   {
   }
}

/*******************************************************************************
* Function Name  : 重定义系统putchar函数int fputc(int ch, FILE *f)
* Description    : 串口发一个字节
* Input          : int ch, FILE *f
* Output         :
* Return         : int ch
* 这个是使用printf的关键
*******************************************************************************/
int fputc(int ch, FILE *f)
{
   //USART_SendData(USART1, (u8) ch);
   USART1->DR = (u8) ch;

   /* Loop until the end of transmission */
   while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET)
   {
   }

   return ch;
}

/*******************************************************************************
* Function Name  : Delay
* Description    : 延时函数
* Input          : None
* Output         : None
* Return         : None
*******************************************************************************/
void Delay(void)
{
   u32 i;
   for(i=0;i<0xF0000;i++);
   return;
}

/*******************************************************************************
* Function Name  : RCC_Configuration
* Description    : 系统时钟设置
* Input          : None
* Output         : None
* Return         : None
*******************************************************************************/
void RCC_Configuration(void)
{
   ErrorStatus HSEStartUpStatus;

   //使能外部晶振
   RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
   //等待外部晶振稳定
   HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
   //如果外部晶振启动成功，则进行下一步操作
   if(HSEStartUpStatus==SUCCESS)
   {
       //设置HCLK（AHB时钟）=SYSCLK
       RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

       //PCLK1(APB1) = HCLK/2
       RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

       //PCLK2(APB2) = HCLK
       RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

       //FLASH时序控制
       //推荐值：SYSCLK = 0~24MHz   Latency=0
       //        SYSCLK = 24~48MHz  Latency=1
       //        SYSCLK = 48~72MHz  Latency=2
       FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
       //开启FLASH预取指功能
       FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

       //PLL设置 SYSCLK/1 * 9 = 8*1*9 = 72MHz
       RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
       //启动PLL
       RCC_PLLCmd(ENABLE);
       //等待PLL稳定
       while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);
       //系统时钟SYSCLK来自PLL输出
       RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
       //切换时钟后等待系统时钟稳定
       while(RCC_GetSYSCLKSource()!=0x08);

       /*
       //设置系统SYSCLK时钟为HSE输入
       RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_HSE);
       //等待时钟切换成功
       while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x04);
       */
   }

   //下面是给各模块开启时钟
   //启动GPIO
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB |
                          RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD,
                          ENABLE);
   //启动AFIO
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
   //启动USART1
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
   //启动DMA时钟
   RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);

}

/*******************************************************************************
* Function Name  : GPIO_Configuration
* Description    : GPIO设置
* Input          : None
* Output         : None
* Return         : None
*******************************************************************************/
void GPIO_Configuration(void)
{
   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;