STM32 DMA

STM32 DMA

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1 什么是DMA？

DMA(Direct memory access)意为直接内存访问，主要优秀在直接二字，之所以要用DMA，是为了在外设到内存或内存到内存能够迅速的传输数据，直接利用直接利用DMA去传输数据，从而避免掉CPU的动作，这样CPU就能腾出空来做其他事了。我们在知其然的基础上还要知其所以然，在参考其他文献时大家都说减少CPU的开支，那么DMA到底能不能减少CPU的开支，如果能，他是怎么做到的呢？

1.1 Bus Matrix

这里要介绍一个概念叫做Bus Matrix，直译过来叫做总线矩阵，这个东西是负责协调管理内核系统总线和DMA主机总线的通信优先权，采用了一种循环算法。也就是说如果出现系统总线和DMA同时访问同一个外设或者内存，这个时候Bus Matrix会循环调用他们，这样可以保证一半的系统总线带宽。但如果访问不同的外设，则可以同时进行，是真正意义上的多线程。这就是STM32F1使用DMA能够使传输数据变快的最根本原因。如下图可以清晰看出这个原理。

1.2 DMA数据传输

1.在调用后，外围设备会向DMA控制器发送请求信号，DMA控制器会根据频道的优先级来提供服务，一旦DMA控制器连接上外围设备，就会向外围设备发送应答信号，外围设备收到应答信号以后释放请求信号，一旦请求信号被释放，DMA控制器就释放应答信号，这样一个通信过程就完成了，如果存在多个请求，则初始化下次传输。 
2.概括来讲，每次DMA传输包含三个操作步骤：

• 从外围设备的数据寄存器或内存中的某个位置加载数据，第一次传输获取数据的开始地址基于被存储DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器种的地址

• 将刚刚加载的数据存储到指定位置。

• DMA的DMA_CNDTRx寄存器做减法运算

1.3 DMA通道

每个通道都可以处理位于确定地址的外围设备传感器和内存地址，传输的数据总量是可编程的。STM32F1共有两个DMA控制器，其中DMA1有7个通道，DMA2有5个通道。如下图：

2 DMA使用

这里以UART发送为例讲解。

2.1 工程创建及代码修改

首先用cubeMX创建工程，这里需要注意的是USART1的配置，将发送和接收配置成DMA的方式，如下图所示：

 
然后生成代码，在main函数中，添加以下代码：

uint8_t test_buffer[10] = "0123456789";

while (1)

{

HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, test_buffer, sizeof(test_buffer));

HAL_Delay(1000);

}

编译运行后发现只能发送一次，再更改一个地方，在UART_DMATransmitCplt()中添加一句话，如图所示：

 
编译后运行正常。

2.2 代码解读

• 在main函数中，调用HAL_UART_Transmit_DMA进行发送

• 在HAL_UART_Transmit_DMA中，前面的部分都是一些参数配置，比如数据地址，大小，回调函数等等，然后调用HAL_DMA_Start_IT

• 在HAL_DMA_Start_IT中，如果当前状态是HAL_DMA_STATE_READY，则调用DMA_SetConfig进行参数配置，传入DMA实体，源地址，目标地址以及数据长度

• 在DMA_SetConfig中，我们才真正看到了寄存器

  static void DMA_SetConfig(DMA_HandleTypeDef *hdma, uint32_t SrcAddress, uint32_t DstAddress, uint32_t DataLength)
  
  {
  
  /* Clear all flags */
  
  hdma->DmaBaseAddress->IFCR = (DMA_ISR_GIF1 << hdma->ChannelIndex);
  
  
  
  /* Configure DMA Channel data length */
  
  hdma->Instance->CNDTR = DataLength;
  
  
  
  /* Memory to Peripheral */
  
  if((hdma->Init.Direction) == DMA_MEMORY_TO_PERIPH)
  
  {
  
  /* Configure DMA Channel destination address */
  
  hdma->Instance->CPAR = DstAddress;
  
  
  
  /* Configure DMA Channel source address */
  
  hdma->Instance->CMAR = SrcAddress;
  
  }
  
  /* Peripheral to Memory */
  
  else
  
  {
  
  /* Configure DMA Channel source address */
  
  hdma->Instance->CPAR = SrcAddress;
  
  
  
  /* Configure DMA Channel destination address */
  
  hdma->Instance->CMAR = DstAddress;
  
  }
  
  }

   

在这里配置了数据地址及大小，然后使能DMA就开始发送了。

所以应用起来就是以下三个步骤： 
1.失能DMA 
2.配置数据地址及大小 
3.使能DMA

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