STM32F103之DMA

一、背景:
需要使用STM32的DAC,例程代码中用了DMA,对DMA之前没有实际操作过,也很早就想知道DMA到底是什么,因此,
看了一下午手册,代码和网上的资料,便有了此篇文章,做个记录。 二、正文:
DMA(Direct Memory Access),直接翻译为"直接存储器存取",数据手册对其定义为:提供在"外设和存储器
之间"或者"存储器和存储器之间"的高速数据传输,无须CPU干预,数据可以通过DMA快速地移动,这就节省了CPU的资源
来做其他操作。
既然说了DMA是两个寄存器之间的数据直接交换,都有哪些形式的数据交换呢?
> 外设到SRAM(IIC的数据,直接放到SRAM内等);
> SRAM到外设(SRAM内的数据自动传输到DAC输出等);
> 存储器到存储器之间;
> 闪存、SRAM、外设的SRAM、APB1、APB2和AHB外设均可作为访问的源和目标——意味着外设间也可传输?
> 其他待发现······
STM32F103有两路DMA,12个通道,DMA1有7个,DMA2有5个,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。既然同时有多路通道,多个请求,所以还有一个仲裁器来协调各个DMA请求的优先权,也就意味着,
当多个通道同时有请求时,只能优先权最高的先独占DMA资源,其用完后,再留给低优先权的使用。
DMA的优先权分配分为"硬优先权"和"软优先权"。
> 软优先权:通过软件配置为最高优先级/高优先级/中等优先级/低优先级;
> 硬优先权:通道号低的优先级更高。
综合来说,既先比较软优先权,软优先权高优先使用DMA,若软优先权相同,则通道号低的优先使用DMA。 DMA,既然是直接存储存取,那么只要初始化正确,就可以不用管它,它会自行做事,配置DMA又需要哪些内容可
以使其正常工作呢?以下为数据手册写的配置DMA通道x的过程(x代表通道号):
> 在DMA_CPARx寄存器中设置外设寄存器的地址。发生外设数据传输请求时,这个地址将是数据传输的源或目标。
> 在DMA_CMARx寄存器中设置数据存储器的地址。发生外设数据传输请求时,传输的数据将从这个地址读出
或写入这个地址。
> 在DMA_CNDTRx寄存器中设置要传输的数据量。在每个数据传输后,这个数值递减。
> 在DMA_CCRx寄存器的PL[:]位中设置通道的优先级。
> 在DMA_CCRx寄存器中设置数据传输的方向、循环模式、外设和存储器的增量模式、外设和存储器的数据宽度、
    传输一半产生中断或传输完成产生中断。
> 设置DMA_CCRx寄存器的ENABLE位,启动该通道。
DMA的工作过程既是,当DMA通道启动后,根据DMA_CCRx寄存器设置的方向(从外设到内存,或者内存到外设)
,DMA会自动将DMA_CPARx设置的外设寄存器地址内的数据传输到DMA_CMARx的地址内,或者反之,每次拿取的大
小为DMA_CCRx设置的数据值,总的数据量为DMA_CNDTRx设置的数据量。每传输一次DMA_CNDTRx的值就会减少,直
到其减为零,根据DMA_CCRx内设置的循环模式来选择接下来的操作。如果选择普通模式,那么当寄存器DMA_CNDTRx
的值减为零时,DMA传输就自动停止了,若需要继续此DMA,那需要再进行配置,重新使能对应DMA;若是选择为循环模
式的话,那么当寄存器DMA_CNDTRx的值减为零时,它会恢复成配置的初值,重新开始DMA操作。
*注意:当DMA操作为存储器到存储器模式的话,即DMA_CCRx的MEM2MEM(Memory to memory)位设置了后,那
么DMA传输不需要外设请求,就能在DMA通道使能后,立即开始传输,当DMA_CNDTRx设置的总纯数据量减为""时,DMA
传输也就停止,但是,其不能使用循环传输模式。
关于DMA通道的中断,数据手册说明如下:
一旦启动了DMA通道,它既可响应连到该通道上的外设的DMA请求。 当传输一半的数据后,半传输标志(HTIF)被置
1,当设置了允许半传输中断位(HTIE)时,将产生一个中断请求。在数据传输结束后,传输完成标志(TCIF)被置1,当设
置了允许传输完成中断位(TCIE)时,将产生一个中断请求。
现在则以将SRAM内的数据自动传输到DAC输出为例。以DMA初始化库函数代码为模版进行详细说明。
首先是打开对应的DMA时钟:
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1|RCC_AHBPeriph_DMA2, ENABLE);
其次,初始化DMA,DMA初始化库函数如下:
DMA_Init(DMA2_Channel4, &DMA_InitStructure);
该函数原型如下:
void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct);
参数 :DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx
为要初始化的通道号。具体值为:DMA1_Channel1->DMA1_Channel7/
                       DMA2_Channel1->DMA2_Channel5
参数 :DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct.
为要初始化的DMA的详细参数,其详细结构体如下:
typedef struct
{
/* DMA通道外设地址
此处填写DAC寄存器的值 "DAC_DHR12RD_Address"。
#define DAC_DHR12RD_Address 0x40007420 // DAC寄存器的起始地址
相信很多刚接触MCU的朋友会困惑这个地址是如何来的?
其实这个就是DAC寄存器组基址"0x4007400"加上"DAC_DHR12RD"的偏移地址"0x20",
即得到地址。
*/
uint32_t DMA_PeripheralBaseAddr;
// DMA存储器地址寄存器;
// 在此处就是一个数组的地址。
uint32_t DMA_MemoryBaseAddr;
/* 数据传输方向
从外设读 "DMA_DIR_PeripheralSRC"
从存储器读 "DMA_DIR_PeripheralDST"
此处DAC输出,因此是从存储器读,配置为"DMA_DIR_PeripheralDST"。
*/
uint32_t DMA_DIR;
// 数据传输总量(手册规定大小为0~65535 bytes)。
// 此处的值既是数组大小,32bytes
uint32_t DMA_BufferSize;
/* 外设地址增量模式
> 执行外设地址增量模式 "DMA_PeripheralInc_Enable"
> 不执行外设地址增量模式 "DMA_PeripheralInc_Disable"
*/
uint32_t DMA_PeripheralInc;
/* 存储器地址增量模式
> 执行存储器地址增量模式 "DMA_MemoryInc_Enable"
> 不执行存储器地址增量模式 "DMA_MemoryInc_Disable"
*/
/* 对于地址增量模式,数据手册如是说:
外设和存储器的指针在每次传输后可以有选择地完成自动增量。当设置为增量模式时,
下一个要传输的地址将是前一个地址加上增量值,增量值取决与所选的数据宽度为
1、2或4。
以一个实际例子解释:
若是需要同时采集ADC通道11,通道12的数据到buffer里,则在使能了增量模式后,采集
到通道11数据到buffer后并且采集的数据全部完成后,外设地址自动增加,接下来采集
到的是通道12的数据。
本例程只有一个DAC,所以不需要增量模式。
*/
uint32_t DMA_MemoryInc;
/* 外设数据宽度:
> "DMA_PeripheralDataSize_Byte"
> "DMA_PeripheralDataSize_HalfWord"
> "DMA_PeripheralDataSize_Word"
本例程为"DMA_PeripheralDataSize_Word"
*/
uint32_t DMA_PeripheralDataSize;
/* 存储器数据宽度:
> "DMA_MemoryDataSize_Byte"
> "DMA_MemoryDataSize_HalfWord"
> "DMA_MemoryDataSize_Word"
*/
// 注意:相互传输间的数据传输宽度一定要一致,否则DMA无法正常工作
uint32_t DMA_MemoryDataSize;
/* > 循环模式 "DMA_Mode_Circular"
> 正常模式 "DMA_Mode_Normal"
*/
uint32_t DMA_Mode;
/* 优先级,前文已述,
> "DMA_Priority_VeryHigh"
> "DMA_Priority_High"
> "DMA_Priority_Medium"
> "DMA_Priority_Low"
此处的值为"DMA_Priority_High",设置为次高优先级。
*/
uint32_t DMA_Priority;
/* 是否为存储器到存储器模式
> "DMA_M2M_Disable"
> "DMA_M2M_Enable"
*/
uint32_t DMA_M2M;
}DMA_InitTypeDef;
最后,初始化完成后,使能对应的DMA通道:
DMA_Cmd(DMA2_Channel4, ENABLE);
接着,14通道的DMA就会自动循环的将buffer内的值给DAC,使DAC输出buffer内的值。 至此记录完毕。 记录时间:2016年11月10日
记录地点:深圳WZ
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