STM32F1xx官方資料:
《STM32中文參考手冊V10》-第10章 DMA控制器
DMA的基本介紹
DMA的基本定義
DMA,全稱Direct Memory Access,即直接存儲器訪問。
DMA傳輸將數據從一個地址空間複製到另一個地址空間,提供在外設和存儲器之間或者存儲器和存儲器之間的高速數據傳輸。當CPU初始化這個傳輸動作,傳輸動作本身是由DMA控制器來實現和完成的。DMA傳輸方式無需CPU直接控制傳輸,也沒有中斷處理方式那樣保留現場和恢復現場過程,通過硬件爲RAM和IO設備開闢一條直接傳輸數據的通道,使得CPU的效率大大提高。
DMA的主要特徵
每個通道都直接連接專用的硬件DMA請求,每個通道都同樣支持軟件觸發。這些功能通過軟件來配置;
在同一個DMA模塊上,多個請求間的優先權可以通過軟件編程設置(共有四級:很高、高、中等和低),優先權設置相等時由硬件決定(請求0優先於請求1,依此類推);
獨立數據源和目標數據區的傳輸寬度(字節、半字、全字),模擬打包和拆包的過程。源和目標地址必須按數據傳輸寬度對齊;
支持循環的緩衝器管理;
每個通道都有3個事件標誌(DMA半傳輸、DMA傳輸完成和DMA傳輸出錯),這3個事件標誌邏輯或成爲一個單獨的中斷請求;
存儲器和存儲器間的傳輸、外設和存儲器、存儲器和外設之間的傳輸;
閃存、SRAM、外設的SRAM、APB1、APB2和AHB外設均可作爲訪問的源和目標;
可編程的數據傳輸數目:最大爲65535。
STM32F10x系列芯片DMA控制器
STM32F10x系列芯片最多有2個DMA控制器(DMA2僅存在大容量產品中),DMA1有7個通道。DMA2有5個通道。每個通道專門用來管理來自於一個或多個外設對存儲器訪問的請求。還有一個仲裁起來協調各個DMA請求的優先權。
從外設(TIMx[x=1、2、3、4]、ADC1、SPI1、SPI/I2S2、I2Cx[x=1、2]和USARTx[x=1、2、3])產生的7個請求,通過邏輯或輸入到DMA1控制器,這意味着同時只能有一個請求有效。各個通道的DMA1請求一覽見下圖:
從外設(TIMx[5、6、7、8]、ADC3、SPI/I2S3、UART4、DAC通道1、2和SDIO)產生的5個請求,經邏輯或輸入到DMA2控制器,這意味着同時只能有一個請求有效。各個通道的DMA2請求一覽見下圖:
DMA的基本原理
DMA控制器和Cortex™-M3核心共享系統數據總線,執行直接存儲器數據傳輸。當CPU和DMA同時訪問相同的目標(RAM或外設)時,DMA請求會暫停CPU訪問系統總線達若干個週期,總線仲裁器執行循環調度,以保證CPU至少可以得到一半的系統總線(存儲器或外設)帶寬。
DMA的工作框圖
DMA模塊的框圖看起來比較複雜,接下來會一點一點地對它進行分析。
DMA處理
在發生一個事件後,外設向DMA控制器發送一個請求信號。DMA控制器根據通道的優先權處理請求。當DMA控制器開始訪問發出請求的外設時,DMA控制器立即發送給它一個應答信號。當從DMA控制器得到應答信號時,外設立即釋放它的請求。一旦外設釋放了這個請求,DMA控制器同時撤銷應答信號。如果有更多的請求時,外設可以啓動下一個週期。
總之,每次DMA傳送由3個操作組成:
從外設數據寄存器或者從當前外設/存儲器地址寄存器指示的存儲器地址取數據,第一次傳輸時的開始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器指定的外設基地址或存儲器單元;
存數據到外設數據寄存器或者當前外設/存儲器地址寄存器指示的存儲器地址,第一次傳輸時的開始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器指定的外設基地址或存儲器單元;
執行一次DMA_CNDTRx寄存器的遞減操作,該寄存器包含未完成的操作數目。
仲裁器
仲裁器根據通道請求的優先級來啓動外設/存儲器的訪問。
優先權管理分2個階段:
軟件:每個通道的優先權可以在DMA_CCRx寄存器中設置,有4個等級:最高優先級、高優先級、中等優先級、低優先級;
硬件:如果2個請求有相同的軟件優先級,則較低編號的通道比較高編號的通道有較高的優先權。比如:如果軟件優先級相同,通道2優先於通道4。
注意: 在大容量產品和互聯型產品中,DMA1控制器擁有高於DMA2控制器的優先級。
DMA通道
每個通道都可以在有固定地址的外設寄存器和存儲器地址之間執行DMA傳輸。DMA傳輸的數據量是可編程的,最大達到65535。包含要傳輸的數據項數量的寄存器,在每次傳輸後遞減。
可編程的數據量
外設和存儲器的傳輸數據量可以通過DMA_CCRx寄存器中的PSIZE和MSIZE位編程。
指針增量
通過設置DMA_CCRx寄存器中的PINC和MINC標誌位,外設和存儲器的指針在每次傳輸後可以有選擇地完成自動增量。當設置爲增量模式時,下一個要傳輸的地址將是前一個地址加上增量值,增量值取決與所選的數據寬度爲1、2或4。
第一個傳輸的地址是存放在DMA_CPARx /DMA_CMARx寄存器中的值。在傳輸過程中,這些寄存器保持它們初始的數值,軟件不能改變和讀出當前正在傳輸的地址(它在內部的當前外設/存儲器地址寄存器中)。
當通道配置爲非循環模式時,傳輸結束後(即傳輸計數變爲0)將不再產生DMA操作。要開始新的DMA傳輸,需要在關閉DMA通道的情況下,在DMA_CNDTRx寄存器中重新寫入傳輸數目。 在循環模式下,最後一次傳輸結束時,DMA_CNDTRx寄存器的內容會自動地被重新加載爲其初始數值,內部的當前外設/存儲器地址寄存器也被重新加載爲DMA_CPARx/DMA_CMARx寄存器設定的初始基地址。
循環模式
循環模式用於處理循環緩衝區和連續的數據傳輸(如ADC的掃描模式)。
在DMA_CCRx寄存器中的CIRC位用於開啓這一功能。當啓動了循環模式,數據傳輸的數目變爲0時,將會自動地被恢復成配置通道時設置的初值,DMA操作將會繼續進行。
存儲器到存儲器模式
DMA通道的操作可以在沒有外設請求的情況下進行,這種操作就是存儲器到存儲器模式。
當設置了DMA_CCRx寄存器中的MEM2MEM位之後,在軟件設置了DMA_CCRx寄存器中的EN位啓動DMA通道時,DMA傳輸將馬上開始。當DMA_CNDTRx寄存器變爲0時,DMA傳輸結束。存儲器到存儲器模式不能與循環模式同時使用。
可編程的數據傳輸寬度、對齊方式和數據大小端
當PSIZE和MSIZE不相同時,DMA模塊按照下圖進行數據對齊。
中斷
每個DMA通道都可以在DMA傳輸過半、傳輸完成和傳輸錯誤時產生中斷。爲應用的靈活性考慮,通過設置寄存器的不同位來打開這些中斷。
注意:在大容量產品中,DMA2通道4和DMA2通道5的中斷被映射在同一個中斷向量上。在互聯型產品中,DMA2通道4和DMA2通道5的中斷分別有獨立的中斷向量。所有其他的DMA通道都有自己的中斷向量。
DMA相關配置寄存器
DMA配置參數包括:通道地址、優先級、數據傳輸方向、存儲器/外設數據寬度、存儲器/外設地址是否增量、循環模式、數據傳輸量。
DMA通道x配置寄存器(DMA_CCRx)
作用:配置DMA通道模式、優先級、數據寬度、是否增量、傳輸方向、是否增量參數。
DMA通道x傳輸數量寄存器(DMA_CNDTRx)
作用:配置DMA通道的數據傳輸數量,範圍爲0-65535。
主要注意:該寄存器的值會隨着傳輸的進行而減少,當該寄存器的值爲0的時候,就代表着此次傳輸已經全部結束了。也就是說,當DMA通道開啓傳輸了之後,該寄存器變成只讀,指示的是數據傳輸數量中剩餘待傳輸的字節數目。
DMA通道x外設地址寄存器(DMA_CPARx)
作用:配置DMA通道的外設地址。比如使用串口1的數據引腳,則該寄存器必須寫上0x40013804(其實就是串口數據寄存器的地址,&USART1->DR的值)。
主要注意:當通道已經開啓(被使能),此時DMA通道外設地址寄存器就不能修改了。
DMA通道x存儲器地址寄存器(DMA_CMARx)
作用:配置DMA通道存儲器地址。
主要注意:當通道已經開啓(被使能),此時DMA通道存儲器地址寄存器就不能修改了。
DMA中斷狀態寄存器(DMA_ISR)
作用:可以獲取DMA傳輸的狀態標誌。
注意:此寄存器爲只讀寄存器,所以在這些位被置位後只能通過其他的操作來清除。
DMA中斷標誌清除寄存器(DMA_IFCR)
作用:通過往寄存器內寫1來清除DMA_ISR被置位的位。
DMA通道配置過程
下面是配置DMA通道x的過程(x代表通道號):
在DMA_CPARx寄存器中設置外設寄存器的地址。發生外設數據傳輸請求時,這個地址將是數據傳輸的源或目標;
在DMA_CMARx寄存器中設置數據存儲器的地址。發生外設數據傳輸請求時,傳輸的數據將從這個地址讀出或寫入這個地址;
在DMA_CNDTRx寄存器中設置要傳輸的數據量。在每個數據傳輸後,這個數值遞減;
在DMA_CCRx寄存器的PL[1:0]位中設置通道的優先級;
在DMA_CCRx寄存器中設置數據傳輸的方向、循環模式、外設和存儲器的增量模式、外設和存儲器的數據寬度、傳輸一半產生中斷或傳輸完成產生中斷;
設置DMA_CCRx寄存器的ENABLE位,啓動該通道。
一旦啓動了DMA通道,它既可響應連到該通道上的外設的DMA請求。當傳輸一半的數據後,半傳輸標誌(HTIF)被置1,當設置了允許半傳輸中斷位(HTIE)時,將產生一箇中斷請求。在數據傳輸結束後,傳輸完成標誌(TCIF)被置1,當設置了允許傳輸完成中斷位(TCIE)時,將產生一箇中斷請求。
DMA相關配置庫函數
1個初始化函數
void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct);
作用:初始化DMA通道外設寄存器地址、數據存儲器地址、數據傳輸的方向、傳輸的數據量、外設和存儲器的增量模式、外設和存儲器的數據寬度、是否開啓循環模式。
2個使能函數
void DMA_Cmd(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, FunctionalState NewState);
void DMA_ITConfig(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, uint32_t DMA_IT, FunctionalState NewState);
作用:前者使能DMA通道;後者使能DMA通道中斷。
2個傳輸數據量函數
void DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, uint16_t DataNumber);
uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx);
作用:前者設置DMA通道的傳輸數據量(DMA處於關閉狀態);後者獲取當前DMA通道傳輸剩餘數據量(DMA處於開啓狀態)。
4個狀態位函數
FlagStatus DMA_GetFlagStatus(uint32_t DMAy_FLAG);
void DMA_ClearFlag(uint32_t DMAy_FLAG);
ITStatus DMA_GetITStatus(uint32_t DMAy_IT);
void DMA_ClearITPendingBit(uint32_t DMAy_IT);
作用:獲取DMA通道的各種狀態位,並能清除這些狀態位。
8個外設DMA使能函數
void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState NewState);
void ADC_DMACmd(ADC_TypeDef* ADCx, FunctionalState NewState);
void DAC_DMACmd(uint32_t DAC_Channel, FunctionalState NewState);
void I2C_DMACmd(I2C_TypeDef* I2Cx, FunctionalState NewState);
void SDIO_DMACmd(FunctionalState NewState);
void SPI_I2S_DMACmd(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_I2S_DMAReq, FunctionalState NewState);
void TIM_DMAConfig(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_DMABase, uint16_t TIM_DMABurstLength);
void TIM_DMACmd(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t TIM_DMASource, FunctionalState NewState);
作用:用於使能外設的DMA通道。
DMA的一般步驟
實驗目標:利用外部按鍵KEY0來控制DMA的傳送,每按一次KEY0,DMA就傳送一次數據到USART1,然後在TFTLCD模塊上顯示進度等信息。
使能DMA時鐘。調用函數:RCC_AHBPeriphClockCmd();
初始化DMA通道參數。調用函數:DMA_Init();
使能串口DMA發送,串口DMA使能函數。調用函數:USART_DMACmd();
使能DMA1通道,啓動傳輸。調用函數:DMA_Cmd();
查詢DMA傳輸狀態。調用函數:DMA_GetFlagStatus();
獲取/設置通道當前剩餘數據量。調用函數:DMA_GetCurrDataCounter();DMA_SetCurrDataCounter()。
下面按照這個一般步驟來進行一個簡單的DMA程序:
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
u16 DMA1_MEM_LEN;//保存DMA每次數據傳送的長度
//DMA1的各通道配置
//這裏的傳輸形式是固定的,這點要根據不同的情況來修改
//從存儲器->外設模式/8位數據寬度/存儲器增量模式
//DMA_CHx:DMA通道CHx
//cpar:外設地址
//cmar:存儲器地址
//cndtr:數據傳輸量
void MYDMA_Config(DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx,u32 cpar,u32 cmar,u16 cndtr)
{
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); //使能DMA傳輸
DMA_DeInit(DMA_CHx); //將DMA的通道1寄存器重設爲缺省值
DMA1_MEM_LEN=cndtr;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = cpar; //DMA外設基地址
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = cmar; //DMA內存基地址
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST; //數據傳輸方向,從內存讀取發送到外設
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = cndtr; //DMA通道的DMA緩存的大小
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外設地址寄存器不變
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //內存地址寄存器遞增
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; //數據寬度爲8位
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //數據寬度爲8位
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; //工作在正常模式
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //DMA通道 x擁有中優先級
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //DMA通道x沒有設置爲內存到內存傳輸
DMA_Init(DMA_CHx, &DMA_InitStructure); //根據DMA_InitStruct中指定的參數初始化DMA的通道USART1_Tx_DMA_Channel所標識的寄存器
}
//開啓一次DMA傳輸
void MYDMA_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx)
{
DMA_Cmd(DMA_CHx, DISABLE ); //關閉USART1 TX DMA1 所指示的通道
DMA_SetCurrDataCounter(DMA_CHx,DMA1_MEM_LEN);//DMA通道的DMA緩存的大小
DMA_Cmd(DMA_CHx, ENABLE); //使能USART1 TX DMA1 所指示的通道
}
#define SEND_BUF_SIZE 8200 //發送數據長度,最好等於sizeof(TEXT_TO_SEND)+2的整數倍.
u8 SendBuff[SEND_BUF_SIZE]; //發送數據緩衝區
const u8 TEXT_TO_SEND[]={"ALIENTEK WarShip STM32F1 DMA 串口實驗"};
int main(void)
{
u16 i;
u8 t=0;
u8 j,mask=0;
float pro=0;//進度
delay_init(); //延時函數初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設置中斷優先級分組爲組2:2位搶佔優先級,2位響應優先級
uart_init(115200); //串口初始化爲115200
LED_Init(); //初始化與LED連接的硬件接口
LCD_Init(); //初始化LCD
KEY_Init(); //按鍵初始化
MYDMA_Config(DMA1_Channel4,(u32)&USART1->DR,(u32)SendBuff,SEND_BUF_SIZE);//DMA1通道4,外設爲串口1,存儲器爲SendBuff,長度SEND_BUF_SIZE.
POINT_COLOR=RED;//設置字體爲紅色
LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"WarShip 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");
//顯示提示信息
j=sizeof(TEXT_TO_SEND);
for(i=0;i<SEND_BUF_SIZE;i++)//填充數據到SendBuff
{
if(t>=j)//加入換行符
{
if(mask)
{
SendBuff[i]=0x0a;
t=0;
}else
{
SendBuff[i]=0x0d;
mask++;
}
}else//複製TEXT_TO_SEND語句
{
mask=0;
SendBuff[i]=TEXT_TO_SEND[t];
t++;
}
}
POINT_COLOR=BLUE;//設置字體爲藍色
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," %");//顯示百分號
printf("\r\nDMA DATA:\r\n");
USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); //使能串口1的DMA發送
MYDMA_Enable(DMA1_Channel4);//開始一次DMA傳輸!
//等待DMA傳輸完成,此時我們來做另外一些事,點燈
//實際應用中,傳輸數據期間,可以執行另外的任務
while(1)
{
if(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC4)!=RESET) //判斷通道4傳輸完成
{
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC4);//清除通道4傳輸完成標誌
break;
}
pro=DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel4);//得到當前還剩餘多少個數據
pro=1-pro/SEND_BUF_SIZE;//得到百分比
pro*=100; //擴大100倍
LCD_ShowNum(30,170,pro,3,16);
}
LCD_ShowNum(30,170,100,3,16);//顯示100%
LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Transimit Finished!");//提示傳送完成
}
i++;
delay_ms(10);
if(i==20)
{
LED0=!LED0;//提示系統正在運行
i=0;
}
}
}
MYDMA_Enable函數
傳輸數據量寄存器的值,在DMA的傳輸過程中,該值會隨着傳輸的進行而減少,當該寄存器的值爲0的時候,就代表着此次傳輸已經全部結束了。在沒有設置循環模式的情況下,想要下一次DMA傳輸的時候,還保持原有的傳輸數據,就需要重新賦予該寄存器應有的值。
該寄存器在DMA使能的情況下,是一個只讀寄存器,也就是說,要想改變這個寄存器,必須先要讓DMA失能:
DMA_Cmd(DMA_CHx, DISABLE ); //關閉USART1 TX DMA1 所指示的通道
DMA_SetCurrDataCounter(DMA_CHx,DMA1_MEM_LEN);//DMA通道的DMA緩存的大小
DMA_Cmd(DMA_CHx, ENABLE); //使能USART1 TX DMA1 所指示的通道
main函數
在main函數中,先判斷DMA1通道4傳輸完成,這裏需要用到一個標誌位判斷:
if(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC4)!=RESET) //判斷通道4傳輸完成
{
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC4);//清除通道4傳輸完成標誌
break;
}
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作者:Yngz_Miao
來源:CSDN
原文:https://blog.csdn.net/qq_38410730/article/details/80270444