2021年10月21日 | stm32专题十三：DMA（一）结构框图

DMA（data memory access）直接存储器访问，和串口USART、GPIO一样，也是一个外设。

把数据从一个地方搬到另一个地方，而不占用CPU。像串口发送数据，数据是一个一个的发。CPU首先把数据从内存（数组）拿到CPU内部的寄存器（CPU内部有一组暂存数据寄存器R1、R2、R3等），然后再发到串口的数据寄存器USART_DR，这些过程一直需要占用CPU。而当我们使用DMA时，如果CPU给DMA一个命令（把数据从内存发到串口），这时DMA就会实现这个功能，整个过程CPU是空闲的，可以去做其他事。比如，点亮一个LED，显示液晶屏LCD等。

DMA支持3种模式：

Memory to Memory （这里的Memory可以是Flash或内部SRAM）；

Memory to Peripheral，这个最典型的应用是串口发送；

Peripheral to Memory，这个最典型的应用就是ADC。ADC采集的数据是保存在数据寄存器DR，然后要读到内存；

DMA1有7个通道，DMA2有5个通道。

开始DMA时，以内存—串口为例。首先串口向CPU发送请求，告诉DMA，把数据从内存搬到发送数据寄存器中。这个请求由其中的一方来产生（发送方），通道为传输数据的管道，

有一个比较有意思的问题，就是数据对齐。我们通常要求发送方和接收方的数据长度要一致（数据对齐），但有些时候我们又会使用到不一致的情况（比如8位数据发送到定时器16位CCR寄存器），这时候该怎么办？我看到基本上很少有这种问题的详细解释与实验验证，但其实在中文参考手册中是有相关描述的。可以看到，对于DMA对齐的数据，直接操作没有问题。而当DMA数据不对其，比如8位传到16位时，如 DMA读到的8位数据为B0，实际写入的会是00B0，高8位用0补齐。当16位转8位数据时，如DMA读到B1B0，在写入时会把高8位丢弃，只写入B0位。这跟C语言的强制类型转换一致。

为了验证这个DMA数据不对齐配置是否正确，使用stm32CubeMX进行了一次测试（8位数据从内存传到16位CCR寄存器），配置如下，实验结果正确。

DMA每个通道具体对应的外设，可以看到，连接在同一通道上的外设，DMA请求同时只能有有一个生效。同理，DMA发送数据时，每个通道只能用作其中的一种。例如：DMA1通道1，任何时刻，只能作为ADC1 TIM2_CH3 TIM4_CH1中的一个数据管道。这里说的只是M-P和P-M，当使用M-M时，所有的通道都可以随意使用。

当有多个DMA请求一起来，就需要仲裁器来仲裁，到底哪个DMA请求先执行，这个在中文参考手册中有很详细的说明，具体如下：

那么我们就知道了，当多个DMA请求一起来时，先比较软件阶段，这里由DMA_CCRx寄存器的PL位分成4个等级，根据软件等级可以确定发送顺序。如果情况更加复杂，如有7路DMA请求，此时4个等级明显不够用，一定会出现等级相同的情况。此时，则比较硬件通道编号，编号越小等级越高。

标准固件库中的dma初始化结构体：

/** 

  * @brief  DMA Init structure definition

  */

typedef struct

{

  // 外设基地址

  uint32_t DMA_PeripheralBaseAddr; /*!< Specifies the peripheral base address for DMAy Channelx. */

 // 存储器基地址  

uint32_t DMA_MemoryBaseAddr;     /*!< Specifies the memory base address for DMAy Channelx. */

// DMA传输方向（M-P  P-M）  

uint32_t DMA_DIR;                /*!< Specifies if the peripheral is the source or destination.

                                        This parameter can be a value of @ref DMA_data_transfer_direction */

// DMA传输的数据量（注意，不是字节数，如4个uint16_t，就是4，不是8）

uint32_t DMA_BufferSize;         /*!< Specifies the buffer size, in data unit, of the specified Channel. 

                                        The data unit is equal to the configuration set in DMA_PeripheralDataSize

                                        or DMA_MemoryDataSize members depending in the transfer direction. */

// 外设地址递增  

uint32_t DMA_PeripheralInc;      /*!< Specifies whether the Peripheral address register is incremented or not.

                                        This parameter can be a value of @ref DMA_peripheral_incremented_mode */

// 存储器地址递增  

uint32_t DMA_MemoryInc;          /*!< Specifies whether the memory address register is incremented or not.

                                        This parameter can be a value of @ref DMA_memory_incremented_mode */

  // DMA外设数据宽度（字节，半字，字），通常要与存储器数据宽度对齐（也可以不对齐）

  // 如果数据宽度不对齐，按前面说的C语言规则处理

  uint32_t DMA_PeripheralDataSize; /*!< Specifies the Peripheral data width.

                                        This parameter can be a value of @ref DMA_peripheral_data_size */

  // 存储器数据宽度

  uint32_t DMA_MemoryDataSize;     /*!< Specifies the Memory data width.

                                        This parameter can be a value of @ref DMA_memory_data_size */

  // DMA模式（普通和循环模式）

  uint32_t DMA_Mode;               /*!< Specifies the operation mode of the DMAy Channelx.

                                        This parameter can be a value of @ref DMA_circular_normal_mode.

                                        @note: The circular buffer mode cannot be used if the memory-to-memory

                                              data transfer is configured on the selected Channel */

  // DMA优先级（最高/高/中/低）

  uint32_t DMA_Priority;           /*!< Specifies the software priority for the DMAy Channelx.

                                        This parameter can be a value of @ref DMA_priority_level */

  // 是否使能存储器到存储器模式

  uint32_t DMA_M2M;                /*!< Specifies if the DMAy Channelx will be used in memory-to-memory transfer.

                                        This parameter can be a value of @ref DMA_memory_to_memory */

}DMA_InitTypeDef;

DMA可以设置三种中断，传输完成中断、传输过半中断、传输错误中断。

/**

  * @brief  Enables or disables the specified DMAy Channelx interrupts.

  * @param  DMAy_Channelx: where y can be 1 or 2 to select the DMA and 

  *   x can be 1 to 7 for DMA1 and 1 to 5 for DMA2 to select the DMA Channel.

  * @param  DMA_IT: specifies the DMA interrupts sources to be enabled

  *   or disabled. 

  *   This parameter can be any combination of the following values:

  *     @arg DMA_IT_TC:  Transfer complete interrupt mask

  *     @arg DMA_IT_HT:  Half transfer interrupt mask

  *     @arg DMA_IT_TE:  Transfer error interrupt mask

  * @param  NewState: new state of the specified DMA interrupts.

  *   This parameter can be: ENABLE or DISABLE.

  * @retval None

  */

void DMA_ITConfig(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, uint32_t DMA_IT, FunctionalState NewState)

{

  /* Check the parameters */

  assert_param(IS_DMA_ALL_PERIPH(DMAy_Channelx));

  assert_param(IS_DMA_CONFIG_IT(DMA_IT));

  assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));

  if (NewState != DISABLE)

  {

    /* Enable the selected DMA interrupts */

    DMAy_Channelx->CCR |= DMA_IT;

  }

  else

  {

    /* Disable the selected DMA interrupts */

    DMAy_Channelx->CCR &= ~DMA_IT;

  }

}