stm32F1DMA详解

1、问题：什么是DMA？
回答：DMA，全称为：Direct Memory Access，即直接存储器访问
简而言之，DMA就是将一个内存里的数据搬运到另一个内存里，此过程无需CPU直接控制输出
详细介绍：
DMA，全称为：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。DMA 传输对于高效能嵌入式系统算法和网络是很重要的。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、STM32DMA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
3、DMA框图：

4、DMA1控制器：

通道 1 的几个 DMA1 请求（ADC1、TIM2_CH3、TIM4_CH1），这几个是通过逻辑或到通道 1 的，这样我们在同一时间，就只能使用其中的一个。其他通道也是类似的。
5、各个通道的DMA2请求表：

6、DMA处理：

7、DMA相关寄存器
（1） 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。
（2） DMA 中断标志清除寄存器（DMA_IFCR）

DMA_IFCR 的各位就是用来清除 DMA_ISR 的对应位的，通过写 0 清除。在 DMA_ISR 被置位后，必须通过向该位寄存器对应的位写入 0 来清除。
（3）DMA 通道 x 配置寄存器（DMA_CCRx）
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。






（4）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。

（5） 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。
（6）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。
8、DMA中断

9、DMA通道配置过程

10、DMA配置参数
●通道
●优先级
●数据传输方向
●存储器/外设 数据宽度
●存储器/外设 地址是否增量
●循环模式
●数据传输量
11、DMA函数配置
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)

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，如果是一直往固定外设地址&USART1->DR发送数据，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。如果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 用来设置外设的数据长度是为字节传输（8bits），半字传输 (16bits) 还 是 字 传 输 (32bits) ，如果是 8 位 字 节 传 输 ，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，如果设置为字节传输，值 设 置 为_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。如果设置为一次连续采集完成之后不循环。设置值为 DMA_Mode_Normal。
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，如果设置优先级别为中级，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，可以选择DMA_M2M_Disable。
实例代码：

DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = &USART1->DR; //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; //从内存读取发送到外设
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 64; //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; //内存地址递增
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; //8 位
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; // 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; //DMA 通道 x 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); //根据指定的参数初始化

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);
12、程序：
dma.c

#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
}

该部分代码仅仅 2 个函数，MYDMA_Config 函数，基本上就是按照我们上面介绍的步骤来初始化 DMA 的，该函数在外部只能修改通道、源地址、目标地址和传输数据量等几个参数，更多的其他设置只能在该函数内部修改。MYDMA_Enable 函数就是设置 DMA 缓存大小并且使能DMA 通道。
main.c

#define SEND_BUF_SIZE 8200
u8 SendBuff[SEND_BUF_SIZE]; //发送数据缓冲区
const u8 TEXT_TO_SEND[]={"ALIENTEK ELITE STM32F1 DMA 串口实验"};
int main(void)
{
u16 i;
u8 t=0;
u8 j,mask=0;
float pro=0;//进度
delay_init(); //延时函数初始化 
 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组 2 
uart_init(115200); //串口初始化为 115200
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,SEND_BUF_SIZE); 
POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"ELITE STM32");
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"DMA TEST");
LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2015/1/15");
LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY0:Start");
//显示提示信息
j=sizeof(TEXT_TO_SEND); 
for(i=0;i<SEND_BUF_SIZE;i++)//填充数据到 SendBuff
{
if(t>=j)//加入换行符
{
if(mask)
{
SendBuff[i]=0x0a;
t=0;
}else 
{
SendBuff[i]=0x0d;
mask++;
}
}else//复制 TEXT_TO_SEND 语句
{
mask=0;
SendBuff[i]=TEXT_TO_SEND[t];
t++;
} 
 }
POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色 
i=0;
while(1)
{
t=KEY_Scan(0);
if(t==KEY0_PRES)//KEY0 按下
{
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Start Transimit....");
LCD_ShowString(30,170,200,16,16," %");//显示百分号
 printf("\r\nDMA DATA:\r\n"); 
 USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);
//使能串口 1 的 DMA 发送 
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)//判断通道 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);//得到当前剩余数据量
pro=1-pro/SEND_BUF_SIZE;//得到百分比
pro*=100; //扩大 100 倍
LCD_ShowNum(30,170,pro,3,16); 
 } 
LCD_ShowNum(30,170,100,3,16);//显示 100% 
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"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;
} 
} }

main 函数的流程大致是：先初始化内存 SendBuff 的值，然后通过 KEY0 开启串口 DMA 发送，在发送过程中，通过 DMA_GetCurrDataCounter()函数获取当前还剩余的数据量来计算传输百分比，最后在传输结束之后清除相应标志位，提示已经传输完成。这里还有一点要注意，因为是使用的串口 1 DMA 发送，所以代码中使用 USART_DMACmd 函数开启串口的 DMA 发送：
USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); //使能串口 1 的 DMA 发送