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【STM32H7教程】第43章 STM32H7的DMA应用之双缓冲控制任意IO和脉冲数控制

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第43章       STM32H7的DMA应用之双缓冲控制任意IO和脉冲数控制

本章教程为大家讲解定时器触发DMAMUX，控制DMA让GPIO输出PWM以及脉冲数的控制，实际项目中有一定的使用价值。

43.1 初学者重要提示

43.2 定时器触发DMA驱动设计

43.3 DMA板级支持包（bsp_tim_dma.c）

43.4 DMA驱动移植和使用

43.5 实验例程设计框架

43.6 实验例程说明（MDK）

43.7 实验例程说明（IAR）

43.8 总结

 

 

43.1 初学者重要提示

  1.   学习本章节前，务必优先学习第39章和42章，需要对DMAMUX，DMA的基础知识和HAL库的几个常用API有个认识。
  2.   相比定时器本身支持的PWM，这种方式更加灵活，可以让任意IO都可以输出PWM，而且方便运行中动态修改输出状态。

43.2 定时器触发DMA驱动设计

定时器触发DMAMUX，控制DMA让GPIO输出PWM的实现思路框图如下：

【STM32H7教程】第43章 STM32H7的DMA应用之双缓冲控制任意IO和脉冲数控制_第1张图片

下面将程序设计中的相关问题逐一为大家做个说明。

43.2.1 定时器选择

使用DMA的话，请求信号都是来自DMAMUX2，而控制DMA做周期性传输的话，可以使用定时器触发，这样的话就可以使用DMAMUX的请求发生器功能，支持如下几种触发：

#define HAL_DMAMUX1_REQ_GEN_DMAMUX1_CH0_EVT   0U   
#define HAL_DMAMUX1_REQ_GEN_DMAMUX1_CH1_EVT   1U   
#define HAL_DMAMUX1_REQ_GEN_DMAMUX1_CH2_EVT   2U   
#define HAL_DMAMUX1_REQ_GEN_LPTIM1_OUT        3U   
#define HAL_DMAMUX1_REQ_GEN_LPTIM2_OUT        4U   
#define HAL_DMAMUX1_REQ_GEN_LPTIM3_OUT        5U   
#define HAL_DMAMUX1_REQ_GEN_EXTI0             6U   
#define HAL_DMAMUX1_REQ_GEN_TIM12_TRGO        7U

 

我们这里使用的是TIM12_TRGO。

接下来就是TIM12的时钟配置问题，代码如下：

1.    /*
2.    ******************************************************************************************************
3.    *    函 数 名: TIM12_Config
4.    *    功能说明: 配置TIM12，用于触发DMAMUX的请求发生器
5.    *    形    参: _Mode 
6.    *             0 配置为100KHz触发频率，如果DMAMUX配置为单边沿触发，那么输出PWM频率是50KHz，双边沿是
7.                    100KHz。
8.    *             1 配置为10KHz触发频率，如果DMAMUX配置为单边沿触发，那么输出PWM频率是5KHz，双边沿是10KHz。
9.    *    返 回 值: 无
10.    ******************************************************************************************************
11.    */
12.    void TIM12_Config(uint8_t _Mode)
13.    {
14.        TIM_HandleTypeDef  htim ={0};
15.        TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
16.        TIM_OC_InitTypeDef sConfig = {0};
17.        uint32_t Period[2] = {1999, 19999};
18.        uint32_t Pulse[2]  = {1000, 10000};
19.    
20.          /* 使能时钟 */  
21.          __HAL_RCC_TIM12_CLK_ENABLE();
22.          
23.        /*-----------------------------------------------------------------------
24.            bsp.c 文件中 void SystemClock_Config(void) 函数对时钟的配置如下: 
25.    
26.            System Clock source       = PLL (HSE)
27.            SYSCLK(Hz)                = 400000000 (CPU Clock)
28.            HCLK(Hz)                  = 200000000 (AXI and AHBs Clock)
29.            AHB Prescaler             = 2
30.            D1 APB3 Prescaler         = 2 (APB3 Clock  100MHz)
31.            D2 APB1 Prescaler         = 2 (APB1 Clock  100MHz)
32.            D2 APB2 Prescaler         = 2 (APB2 Clock  100MHz)
33.            D3 APB4 Prescaler         = 2 (APB4 Clock  100MHz)
34.    
35.            因为APB1 prescaler != 1, 所以 APB1上的TIMxCLK = APB1 x 2 = 200MHz;
36.            因为APB2 prescaler != 1, 所以 APB2上的TIMxCLK = APB2 x 2 = 200MHz;
37.            APB4上面的TIMxCLK没有分频，所以就是100MHz;
38.    
39.            APB1 定时器有 TIM2, TIM3 ,TIM4, TIM5, TIM6, TIM7, TIM12, TIM13, TIM14，LPTIM1
40.            APB2 定时器有 TIM1, TIM8 , TIM15, TIM16，TIM17
41.    
42.            APB4 定时器有 LPTIM2，LPTIM3，LPTIM4，LPTIM5
43.    
44.        TIM12CLK = 200MHz/(Period + 1) / (Prescaler + 1)
45.        函数bsp_InitTimDMA1中DMAMUX1选择的是单边沿触发，每个时钟可以触发两次。
46.        ----------------------------------------------------------------------- */  
47.        HAL_TIM_Base_DeInit(&htim);
48.        
49.        htim.Instance = TIM12;
50.        htim.Init.Period            = Period[_Mode];
51.        htim.Init.Prescaler         = 0;
52.        htim.Init.ClockDivision     = 0;
53.        htim.Init.CounterMode       = TIM_COUNTERMODE_UP;
54.        htim.Init.RepetitionCounter = 0;
55.        HAL_TIM_Base_Init(&htim);
56.        
57.        sConfig.OCMode     = TIM_OCMODE_PWM1;
58.        sConfig.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_LOW;
59.    
60.        /* 占空比50% */
61.        sConfig.Pulse = Pulse[_Mode];  
62.        if(HAL_TIM_OC_ConfigChannel(&htim, &sConfig, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
63.        {
64.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
65.        }
66.    
67.        /* 启动OC1 */
68.        if(HAL_TIM_OC_Start(&htim, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
69.        {
70.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
71.        }
72.        
73.        /* TIM12的TRGO用于触发DMAMUX的请求发生器 */
74.        sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_OC1REF;
75.        sMasterConfig.MasterOutputTrigger2 = TIM_TRGO2_RESET;
76.        sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
77.    
78.        HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim, &sMasterConfig);
79.    }

 

这里把几个关键的地方阐释下：

  •   第14 – 16行，对作为局部变量的HAL库结构体做初始化，防止不确定值配置时出问题。
  •   第17 – 18行，定义了两组周期变量和占空比变量，用来设置TIM12。
  •   第20 – 71行，注释已经比较详细。

当选择第1组配置时，

TIM12CLK = 200MHz / (Period + 1) / (Prescaler + 1) = 200MHz/（1999+1） = 100KHz

占空比 = Pulse / (Period + 1) = 1000 / （1999+1）= 50%

当选择第2组配置时，

TIM12CLK = 200MHz / (Period + 1) / (Prescaler + 1) = 200MHz/（19999+1） = 10KHz

占空比 = Pulse / (Period + 1) = 10000 /（19999+1）= 50%

  •   第22 – 40行， TIM12的TRGO用于触发DMAMUX的请求发生器。

 

这些知识点在前面的定时器章节有更详细的说明。

43.2.2 DMAMUX和DMA配置

完整配置如下：

1.    /*
2.    ******************************************************************************************************
3.    *    函 数 名: bsp_InitTimDMA
4.    *    功能说明: 配置DMAMUX的定时器触+DMA双缓冲控制任意IO做PWM和脉冲数控制
5.    *    形    参: 无
6.    *    返 回 值: 无
7.    ******************************************************************************************************
8.    */
9.    void bsp_InitTimDMA(void)
10.    {
11.        GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;
12.        DMA_HandleTypeDef DMA_Handle = {0};
13.        HAL_DMA_MuxRequestGeneratorConfigTypeDef dmamux_ReqGenParams = {0};
14.    
15.        /*##-1- 配置PB1用于PWM输出 ##################################################*/
16.        __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
17.        GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;
18.        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
19.        GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
20.        GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
21.        HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
22.      
23.        /*##-2- 使能DMA1时钟并配置 ##################################################*/
24.        __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
25.        DMA_Handle.Instance          = DMA1_Stream1;            /* 使用的DMA1 Stream1 */
26.        DMA_Handle.Init.Request      = DMA_REQUEST_GENERATOR0;  /* 请求类型采用的DMAMUX请求发生器通道0 */  
27.        DMA_Handle.Init.Direction           = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;/* 传输方向是从存储器到外设 */  
28.        DMA_Handle.Init.PeriphInc           = DMA_PINC_DISABLE;    /* 外设地址自增禁止 */ 
29.        DMA_Handle.Init.MemInc              = DMA_MINC_ENABLE;     /* 存储器地址自增使能 */  
30.        DMA_Handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_WORD; /* 外设数据传输位宽选择字，即32bit */     
31.        DMA_Handle.Init.MemDataAlignment    = DMA_MDATAALIGN_WORD;  /* 存储器数据传输位宽选择字，即32bit */    
32.        DMA_Handle.Init.Mode                = DMA_CIRCULAR;        /* 循环模式 */   
33.        DMA_Handle.Init.Priority            = DMA_PRIORITY_LOW;    /* 优先级低 */  
34.        DMA_Handle.Init.FIFOMode     = DMA_FIFOMODE_DISABLE;     /* 禁止FIFO*/
35.        DMA_Handle.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL; /* 禁止FIFO此位不起作用，用于设置阀值 */
36.        DMA_Handle.Init.MemBurst      = DMA_MBURST_SINGLE; /* 禁止FIFO此位不起作用，用于存储器突发 */
37.        DMA_Handle.Init.PeriphBurst   = DMA_PBURST_SINGLE; /* 禁止FIFO此位不起作用，用于外设突发 */
38.     
39.        /* 初始化DMA */
40.        if(HAL_DMA_Init(&DMA_Handle) != HAL_OK)
41.        {
42.            Error_Handler(__FILE__, __LINE__);     
43.        }
44.    
45.        /* 开启DMA1 Stream1的中断 */
46.        HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Stream1_IRQn, 2, 0);
47.        HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Stream1_IRQn); 
48.    
49.        
50.        /*##-4- 配置DMAMUX ###########################################################*/
51.        dmamux_ReqGenParams.SignalID  = HAL_DMAMUX1_REQ_GEN_TIM12_TRGO;  /* 请求触发器选择LPTIM2_OUT */
52.        dmamux_ReqGenParams.Polarity  = HAL_DMAMUX_REQ_GEN_RISING;       /* 上升沿触发  */
53.        dmamux_ReqGenParams.RequestNumber = 1;                          /* 触发后，传输进行1次DMA传输 */
54.    
55.        HAL_DMAEx_ConfigMuxRequestGenerator(&DMA_Handle, &dmamux_ReqGenParams);/* 配置DMAMUX */
56.        HAL_DMAEx_EnableMuxRequestGenerator (&DMA_Handle);                      /* 使能DMAMUX请求发生器 */   
57.     
58.        
59.        /*##-4- 启动DMA双缓冲传输 ################################################*/
60.        /*
61.            1、此函数会开启DMA的TC，TE和DME中断
62.            2、如果用户配置了回调函数DMA_Handle.XferHalfCpltCallback，那么函数HAL_DMA_Init会开启半传输完
63.               成中断。
64.            3、如果用户使用了DMAMUX的同步模式，此函数会开启同步溢出中断。
65.            4、如果用户使用了DMAMUX的请求发生器，此函数会开始请求发生器溢出中断。
66.        */
67.        HAL_DMAEx_MultiBufferStart_IT(&DMA_Handle, (uint32_t)IO_Toggle,
68.                                       (uint32_t)&GPIOB->BSRRL,(uint32_t)IO_Toggle1, 8);
69.        
70.        /* 用不到的中断可以直接关闭 */
71.        //DMA1_Stream1->CR &= ~DMA_IT_DME; 
72.        //DMA1_Stream1->CR &= ~DMA_IT_TE;
73.        //DMAMUX1_RequestGenerator0->RGCR &= ~DMAMUX_RGxCR_OIE;
74.        
75.        TIM12_Config(0);
76.    }

 

这里把几个关键的地方阐释下：

  •   第11 - 13行，对作为局部变量的HAL库结构体做初始化，防止不确定值配置时出问题。
  •   第16 - 21行，配置PB1推挽输出。
  •   第24 – 43行，配置DMA的基本参数，注释较详细。
  •   第46 – 47行，配置DMA的中断优先级，并使能。
  •   第50 – 56行，配置DMAMUX的请求发生器触发源选择的TIM12 TRGO，上升沿触发DMA传输。
  •   第59行，采用双缓冲的中断方式启动DMA传输，这里中断注意第2个参数，第3个参数和第4个参数。第2个原地址，即缓冲0地址和第4个缓冲1的地址定义如下：
uint32_t IO_Toggle[8]  ={ 
                          0x00000002U,   
                          0x00020000U,  
                          0x00000002U,   
                          0x00020000U,   
                          0x00000002U,   
                          0x00020000U,   
                          0x00000002U,   
                          0x00020000U,  
                       };
uint32_t IO_Toggle1[8]  =
                      { 
                          0x00000002U,   
                          0x00020000U,  
                          0x00000002U,   
                          0x00020000U,   
                          0x00000002U,   
                          0x00020000U,   
                          0x00000002U,   
                          0x00020000U,  
                      };

 

都是定义了8个uint32_t类型的变量。第3个参数非常考究，这里使用的GPIO的BSRR寄存器，这个寄存器的特点就是置1有效，而清零操作对其无效。

 【STM32H7教程】第43章 STM32H7的DMA应用之双缓冲控制任意IO和脉冲数控制_第2张图片

高16位用于控制GPIO的输出低电平，而低16位用于输出高电平工作，所以我们这里设置

GPIOB_BSRR = 0x00000002时，表示PB1输出高电平。

GPIOB_BSRR = 0x00020000时，表示PB1输出低电平。

通过这种方式就实现了PB1引脚的高低电平控制。

  •   第71 – 73行，由于函数HAL_DMAEx_MultiBufferStart_IT会开启好几个中断（函数前面的注释比较详细），大家可以在这里关闭不需要开启的中断。
  •   第75行，调用TIM12的初始化配置，默认TIM12配置的触发频率是100KHz，实现50KHz的方波输出（两次触发是一个周期）。

43.2.3 DMA存储器选择注意事项

由于STM32H7 Cache的存在，凡是CPU和DMA都会操作到的存储器，我们都要注意数据一致性问题。对于本章节要实现的功能，如果不需要运行中动态修改DMA源地址中的数据，可以不用管这个问题，如果要动态修改就得注意Cache所带来的的数据一致性问题，这里提供两种解决办法：

  •   方法一：

设置DMA所使用SRAM3存储区的Cache属性为Write through, read allocate，no write allocate。保证写入的数据会立即更新到SRAM3里面。

/* 配置SRAM3的属性为Write through, read allocate，no write allocate */
MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x38000000;
MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER2;
MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

 

  •   方法二：

设置SRAM3的缓冲区做32字节对齐，大小最好也是32字节整数倍，然后调用函数SCB_CleanDCache_by_Addr做Clean操作即可，保证BDMA读取到的数据是刚更新好的。

 

本章节配套例子是直接使用的方法一。例子中变量的定义方式如下：

/* 方便Cache类的API操作，做32字节对齐 */
#if defined ( __ICCARM__ )
#pragma location = 0x38000000
uint32_t IO_Toggle[8]  =
                      { 
                          0x00000002U,   
                          0x00020000U,  
                          0x00000002U,   
                          0x00020000U,   
                          0x00000002U,   
                          0x00020000U,   
                          0x00000002U,   
                          0x00020000U,  
                      };

#pragma location = 0x38000020
uint32_t IO_Toggle1[8]  =
                      { 
                          0x00000002U,   
                          0x00020000U,  
                          0x00000002U,   
                          0x00020000U,   
                          0x00000002U,   
                          0x00020000U,   
                          0x00000002U,   
                          0x00020000U,  
                      };

#elif defined ( __CC_ARM )
ALIGN_32BYTES(__attribute__((section (".RAM_D3"))) uint32_t IO_Toggle[8]) =
                                                      { 
                                                          0x00000002U,   
                                                          0x00020000U,  
                                                          0x00000002U,   
                                                          0x00020000U,   
                                                          0x00000002U,   
                                                          0x00020000U,   
                                                          0x00000002U,   
                                                          0x00020000U,  
                                                      };

ALIGN_32BYTES(__attribute__((section (".RAM_D3"))) uint32_t IO_Toggle1[8]) =
                                                      { 
                                                          0x00000002U,   
                                                          0x00020000U,  
                                                          0x00000002U,   
                                                          0x00020000U,   
                                                          0x00000002U,   
                                                          0x00020000U,   
                                                          0x00000002U,   
                                                          0x00020000U,  
                                                      };
#endif

 

对于IAR需要#pragma location指定位置，而MDK通过分散加载即可实现，详情看前面第26章，有详细讲解。

43.2.4 DMA中断处理

前面的配置中开启了DMA的传输完成中断、传输错误中断和直接模式错误中断（半传输完成中断未做开启），其中传输完成中断里面可以实现双缓冲的处理：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DMA1_Stream1_IRQHandler
*    功能说明: DMA1 Stream1中断服务程序
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DMA1_Stream1_IRQHandler(void)
{
    /* 传输完成中断 */
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TCIF1_5) != RESET)
    {
        /* 清除标志 */
        DMA1->LIFCR = DMA_FLAG_TCIF1_5;

        /* 当前使用的缓冲0 */
        if((DMA1_Stream1->CR & DMA_SxCR_CT) == RESET)
        {
            /*
                1、当前正在使用缓冲0，此时可以动态修改缓冲1的数据。
                   比如缓冲区0是IO_Toggle，缓冲区1是IO_Toggle1，那么此时就可以修改IO_Toggle1。
                2、变量所在的SRAM区已经通过MPU配置为WT模式，更新变量IO_Toggle会立即写入。
                3、不配置MPU的话，也可以通过Cahce的函数SCB_CleanDCache_by_Addr做Clean操作。
            */
            
        }
        /* 当前使用的缓冲1 */
        else
        {
             /*
               1、当前正在使用缓冲1，此时可以动态修改缓冲0的数据。
                  比如缓冲区0是IO_Toggle，缓冲区1是IO_Toggle1，那么此时就可以修改IO_Toggle。
               2、变量所在的SRAM区已经通过MPU配置为WT模式，更新变量IO_Toggle会立即写入。
               3、不配置MPU的话，也可以通过Cahce的函数SCB_CleanDCache_by_Addr做Clean操作。
            */

        }
    }

    /* 半传输完成中断 */    
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_HTIF1_5) != RESET)
    {
        /* 清除标志 */
        DMA1->LISR = DMA_FLAG_HTIF1_5;
    }

    /* 传输错误中断 */
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_TEIF1_5) != RESET)
    {
        /* 清除标志 */
        DMA1->LISR = DMA_FLAG_TEIF1_5;
    }

    /* 直接模式错误中断 */
    if((DMA1->LISR & DMA_FLAG_DMEIF1_5) != RESET)
    {
        /* 清除标志 */
        DMA1->LISR = DMA_FLAG_DMEIF1_5;
    }
}

 

注释的比较清楚。如果输出的PWM频率较高，建议将DMA的缓冲区设置的大些，防止DMA中断的执行频率较高。

由于使用了DMAMUX的请求发生器功能，函数HAL_DMAEx_MultiBufferStart_IT还会开启请求发生器溢出中断，对应的中断服务程序处理如下：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: DMAMUX1_OVR_IRQHandler
*    功能说明: DMAMUX的中断服务程序，这里用于处理请求发生器的溢出。
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void DMAMUX1_OVR_IRQHandler(void)
{
    if(DMAMUX1_RequestGenStatus->RGSR & DMAMUX_RGSR_OF0 != RESET)
    {
       /* 关闭溢出中断 */
       DMAMUX1_RequestGenerator0->RGCR &= ~DMAMUX_RGxCR_OIE;
       
       /* 清除标志 */
       DMAMUX1_RequestGenStatus->RGCFR = DMAMUX_RGSR_OF0;
    }
}

 

处理比较简单，检测到溢出中断后关闭溢出中断，同时清除标志。这个中断主要用于检测。另外，如果大家用到DMAMUX的同步模式，同步溢出中断也是在DMAMUX1_OVR_IRQHandler里面处理。

43.2.5 DMA脉冲个数控制

借助本章2.4小节的知识点，如果要实现脉冲个数的控制，在DMA中断服务程序里面动态修改缓冲区即可。比如我们配置：

  •   DMA开启双缓冲模式。
  •   DMA传输16次为一轮，每两次传输算一个周期的脉冲。

如果要实现100个脉冲，我们就可以在12轮，即12*8=96个脉冲的传输完成中断里面修改缓冲区1出低电平即可，再次进入传输完成中断后再缓冲区0输出低电平。

43.3 DMA板级支持包（bsp_tim_dma.c）

DMA驱动文件bsp_pwm_dma.c提供了如下两个函数：

  •   TIM12_Config
  •   bsp_InitTimDMA

43.3.1 函数TIM12_Config

函数原型：

void TIM12_Config(uint8_t _Mode)

函数描述：

此函数用于配置TIM12工作在OC输出比较模式，使用TIM12的TRGO作为BDMA请求发生器的触发源。

函数参数：

  •   第1个参数用于配置TIM12的输出频率。

配置为数值0：表示配置为100KHz触发频率,配置为100KHz触发频率，如果DMAMUX配置为单边沿触发，那么输出PWM频。

配置为数值1：表示配置为10KHz触发频率，如果DMAMUX配置为单边沿触发，那么输出PWM频率是5KHz，双边沿是10KHz。

注意事项：

  1. 关于此函数的讲解在本章的2.1小节。

43.3.2 函数bsp_InitTimDMA

函数原型：

void bsp_InitTimBDMA(void)

函数描述：

此函数用于配置定时器触发DMA，可以实现任意IO做PWM输出。

注意事项：

  1. 关于此函数的讲解在本章2.2小节。

使用举例：

作为初始化函数，直接在bsp.c文件的bsp_Init函数里面调用即可。

43.4 DMA驱动移植和使用

低功耗定时器的移植比较简单：

  •   第1步：复制bsp_tim_dma.c和bsp_tim_dma.h到自己的工程目录，并添加到工程里面。
  •   第2步：这几个驱动文件主要用到HAL库的GPIO、TIM和DMA驱动文件，简单省事些可以添加所有HAL库.C源文件进来。
  •   第3步，应用方法看本章节配套例子即可。

43.5 实验例程设计框架

通过程序设计框架，让大家先对配套例程有一个全面的认识，然后再理解细节，本次实验例程的设计框架如下：

【STM32H7教程】第43章 STM32H7的DMA应用之双缓冲控制任意IO和脉冲数控制_第3张图片

  第1阶段，上电启动阶段：

  • 这部分在第14章进行了详细说明。

 第2阶段，进入main函数：

  • 第1步，硬件初始化，主要是MPU，Cache，HAL库，系统时钟，滴答定时器，LED和串口。
  • 第2步，借助按键消息实现不同的输出频率调整，方便测试。

43.6 实验例程说明（MDK）

配套例子：

V7-011_DMAMUX的定时器触+DMA双缓冲控制任意IO做PWM和脉冲数控制

实验目的：

  1. 学习DMAMUX的定时器触+DMA双缓冲控制任意IO做PWM和脉冲数控制。

实验内容：

  1. 通过TIM12触发DMAMUX的请求发生器，控制DMA给任意IO做PWM输出。

实验操作：

  1. K2键按下，PB1输出5KHz方波，占空比50%
  2. K2键按下，PB1输出50KHz方波，占空比50%

PB1的位置：

【STM32H7教程】第43章 STM32H7的DMA应用之双缓冲控制任意IO和脉冲数控制_第4张图片 

上电后串口打印的信息：

波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1

【STM32H7教程】第43章 STM32H7的DMA应用之双缓冲控制任意IO和脉冲数控制_第5张图片 

程序设计：

  系统栈大小分配：

【STM32H7教程】第43章 STM32H7的DMA应用之双缓冲控制任意IO和脉冲数控制_第6张图片 

  RAM空间用的DTCM：

【STM32H7教程】第43章 STM32H7的DMA应用之双缓冲控制任意IO和脉冲数控制_第7张图片 

  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参：无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /* 配置MPU */
    MPU_Config();
    
    /* 使能L1 Cache */
    CPU_CACHE_Enable();

    /* 
       STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟:
       - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。
       - 设置NVIV优先级分组为4。
     */
    HAL_Init();

    /* 
       配置系统时钟到400MHz
       - 切换使用HSE。
       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();

    /* 
       Event Recorder：
       - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
       - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章
    */    
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder并开启 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
    
    bsp_InitKey();        /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    
    bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    
     bsp_InitTimDMA(); /* 初始化定时器触发DMA */
}

 

  MPU配置和Cache配置：

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM），FMC的扩展IO区和SRAM4。

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: MPU_Config
*    功能说明: 配置MPU
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void MPU_Config( void )
{
    MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

    /* 禁止 MPU */
    HAL_MPU_Disable();

    /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    
    
    /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    
    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

   /* 配置SRAM4的属性为Write through, read allocate，no write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x38000000;
    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER2;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /*使能 MPU */
    HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
*    功能说明: 使能L1 Cache
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void CPU_CACHE_Enable(void)
{
    /* 使能 I-Cache */
    SCB_EnableICache();

    /* 使能 D-Cache */
    SCB_EnableDCache();
}

 

  主功能：

主程序实现如下操作：

  •   K1键按下，PB1输出5KHz方波，占空比50%。
  •   K2键按下，PB1输出50KHz方波，占空比50%。
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: c程序入口
*    形    参: 无
*    返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
    uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */
    

    bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    
    PrintfLogo();    /* 打印例程名称和版本等信息 */
    PrintfHelp();    /* 打印操作提示 */

    bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
    
    
    /* 进入主程序循环体 */
    while (1)
    {
        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */

        /* 判断定时器超时时间 */
        if (bsp_CheckTimer(0))    
        {
            /* 每隔50ms 进来一次 */  
            bsp_LedToggle(2);
        }

        /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */
        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
        if (ucKeyCode != KEY_NONE)
        {
            switch (ucKeyCode)
            {
                case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下，PB1输出5KHz方波，占空比50% */
                    TIM12_Config(1);
                    break;

                case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下，PB1输出50KHz方波，占空比50% */
                    TIM12_Config(0);
                    break;

                default:
                    /* 其它的键值不处理 */
                    break;
            }
        }
    }
}

 

43.7 实验例程说明（IAR）

配套例子：

V7-011_DMAMUX的定时器触+DMA双缓冲控制任意IO做PWM和脉冲数控制

实验目的：

  1. 学习DMAMUX的定时器触+DMA双缓冲控制任意IO做PWM和脉冲数控制。

实验内容：

  1. 通过TIM12触发DMAMUX的请求发生器，控制DMA给任意IO做PWM输出。

实验操作：

  1. K2键按下，PB1输出5KHz方波，占空比50%
  2. K2键按下，PB1输出50KHz方波，占空比50%

PB1的位置：

【STM32H7教程】第43章 STM32H7的DMA应用之双缓冲控制任意IO和脉冲数控制_第8张图片 

上电后串口打印的信息：

波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1

【STM32H7教程】第43章 STM32H7的DMA应用之双缓冲控制任意IO和脉冲数控制_第9张图片 

程序设计：

  系统栈大小分配：

【STM32H7教程】第43章 STM32H7的DMA应用之双缓冲控制任意IO和脉冲数控制_第10张图片 

  RAM空间用的DTCM：

【STM32H7教程】第43章 STM32H7的DMA应用之双缓冲控制任意IO和脉冲数控制_第11张图片 

  硬件外设初始化

硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参：无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
    /* 配置MPU */
    MPU_Config();
    
    /* 使能L1 Cache */
    CPU_CACHE_Enable();

    /* 
       STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟:
       - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。
       - 设置NVIV优先级分组为4。
     */
    HAL_Init();

    /* 
       配置系统时钟到400MHz
       - 切换使用HSE。
       - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。
    */
    SystemClock_Config();

    /* 
       Event Recorder：
       - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。
       - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章
    */    
#if Enable_EventRecorder == 1  
    /* 初始化EventRecorder并开启 */
    EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U);
    EventRecorderStart();
#endif
    
    bsp_InitKey();        /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */
    bsp_InitTimer();      /* 初始化滴答定时器 */
    bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
    bsp_InitExtIO();    /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */    
    bsp_InitLed();        /* 初始化LED */    
     bsp_InitTimDMA(); /* 初始化定时器触发DMA */
}

 

  MPU配置和Cache配置：

数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM），FMC的扩展IO区和SRAM4。

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: MPU_Config
*    功能说明: 配置MPU
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void MPU_Config( void )
{
    MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct;

    /* 禁止 MPU */
    HAL_MPU_Disable();

    /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x24000000;
    MPU_InitStruct.Size             = MPU_REGION_SIZE_512KB;
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER0;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL1;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);
    
    
    /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x60000000;
    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE;    
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER1;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;
    
    HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

   /* 配置SRAM4的属性为Write through, read allocate，no write allocate */
    MPU_InitStruct.Enable           = MPU_REGION_ENABLE;
    MPU_InitStruct.BaseAddress      = 0x38000000;
    MPU_InitStruct.Size             = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB;    
    MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS;
    MPU_InitStruct.IsBufferable     = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE;
    MPU_InitStruct.IsCacheable      = MPU_ACCESS_CACHEABLE;
    MPU_InitStruct.IsShareable      = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE;
    MPU_InitStruct.Number           = MPU_REGION_NUMBER2;
    MPU_InitStruct.TypeExtField     = MPU_TEX_LEVEL0;
    MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00;
    MPU_InitStruct.DisableExec      = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE;

HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct);

    /*使能 MPU */
    HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: CPU_CACHE_Enable
*    功能说明: 使能L1 Cache
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void CPU_CACHE_Enable(void)
{
    /* 使能 I-Cache */
    SCB_EnableICache();

    /* 使能 D-Cache */
    SCB_EnableDCache();
}

 

  主功能：

主程序实现如下操作：

  •   K1键按下，PB1输出5KHz方波，占空比50%。
  •   K2键按下，PB1输出50KHz方波，占空比50%。
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: main
*    功能说明: c程序入口
*    形    参: 无
*    返 回 值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
    uint8_t ucKeyCode;        /* 按键代码 */
    

    bsp_Init();        /* 硬件初始化 */
    
    PrintfLogo();    /* 打印例程名称和版本等信息 */
    PrintfHelp();    /* 打印操作提示 */

    bsp_StartAutoTimer(0, 100);    /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */
    
    
    /* 进入主程序循环体 */
    while (1)
    {
        bsp_Idle();        /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */

        /* 判断定时器超时时间 */
        if (bsp_CheckTimer(0))    
        {
            /* 每隔50ms 进来一次 */  
            bsp_LedToggle(2);
        }

        /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */
        ucKeyCode = bsp_GetKey();    /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */
        if (ucKeyCode != KEY_NONE)
        {
            switch (ucKeyCode)
            {
                case KEY_DOWN_K1:            /* K1键按下，PB1输出5KHz方波，占空比50% */
                    TIM12_Config(1);
                    break;

                case KEY_DOWN_K2:            /* K2键按下，PB1输出50KHz方波，占空比50% */
                    TIM12_Config(0);
                    break;

                default:
                    /* 其它的键值不处理 */
                    break;
            }
        }
    }
}

 

43.8 总结

本章节就为大家讲解这么多，控制DMA让GPIO输出PWM以及脉冲数的控制，实际项目中有一定的实用价值，望初学者熟练掌握。

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