【STM32】基于STM32F407以DMA方式向上位机发送数据

一、DMA的基本介绍

1. 什么是DMA (DMA的基本定义)

  DMA，全称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一个地址空间，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。
  CPU有转移数据、计算、控制程序转移等很多功能，系统运作的核心就是CPU，CPU无时不刻的在处理着大量的事务，但有些事情却没有那么重要，比方说数据的复制和存储数据，如果把这部分的CPU资源拿出来，让CPU去处理其他的复杂计算事务，是不是能够更好的利用CPU的资源呢？
  由此，转移数据（尤其是转移大量数据）是可以不需要CPU参与。比如希望外设A的数据拷贝到外设B，只要给两种外设提供一条数据通路，直接让数据由A拷贝到B 不经过CPU的处理。

 &emspDMA的作用就是解决大量数据转移过度消耗CPU资源的问题。有了DMA使CPU更专注于更加实用的操作–计算、控制等。

DMA定义：
  DMA用来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的干预，通过DMA数据可以快速地移动。这就节省了CPU的资源来做其他操作。

2. DMA传输方式及参数

传输方式：
  DMA的作用就是实现数据的直接传输，而去掉了传统数据传输需要CPU寄存器参与的环节，主要涉及四种情况的数据传输，但本质上是一样的，都是从内存的某一区域传输到内存的另一区域（外设的数据寄存器本质上就是内存的一个存储单元）。

四种情况的数据传输如下：

• 外设到内存
• 内存到外设
• 内存到内存
• 外设到外设

普通模式
  传输结束后（即要传输数据的数量达到零），将不再产生DMA操作。若开始新的DMA传输，需在关闭DMA通道情况下，重新启动DMA传输。

循环模式
  可用于处理环形缓冲区和连续数据流（例如ADC扫描模式）。当激活循环模式后，每轮传输结束时，要传输的数据数量将自动用设置的初始值进行加载， 并继续响应DMA请求。

传输参数：
数据传输需要：

1. 数据的源地址
2. 数据传输位置的目标地址
3. 传递数据多少的数据传输量
4. 进行多少次传输的传输模式

  当用户将参数设置好，主要涉及源地址、目标地址、传输数据量这三个，DMA控制器就会启动数据传输，当剩余传输数据量为0时达到传输终点，结束DMA传输 ，当然，DMA 还有循环传输模式 当到达传输终点时会重新启动DMA传输。也就是说只要剩余传输数据量不是0，而且DMA是启动状态，那么就会发生数据传输。

DMA数据传输要素：

1. 传输源 ：DMA数据传输的来源
2. 传输目标：DMA数据传输的目的
3. 传输数量：DMA传输数据的数量
4. 触发信号：启动一次DMA数据传输的动作

3.DMA主要特征

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。

• 在同一个DMA模块上，多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），优先权设置相等时由硬件决定（请求0优先于请求1，依此类推）；
• 独立数据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、存储器和外设之间的传输；
• 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65535。

4. DMA方式的函数介绍

二、DMA方式向上位机发送数据

1. 新建工程

创建一个STM32F407的STM2CubeMX项目：

2. 设置工程

1. 设置RCC
   设置高速外部时钟HSE，选择外部时钟源
   
2. 设置串口
   1）点击USART1
   2）设置MODE为异步通信
   3）基础参数：波特率为115200 Bits/s。传输数据长度为8 Bit。奇偶检验无，停止位1，接收和发送都使能
   4）GPIO引脚设置USART1_RX/USART_TX（这里一般自动设置好了）
   5）NVIC Settings一栏使能接收中断
   
   
3. DMA设置
   点击DMA Settings的Add添加通道，传输速率设置为中速Medium
   
   模式设置为Normal，右侧选择Memory
   在System view下选择DMA
   
4. 时钟设置
   
5. 设置Project Manager后，生成代码：
   

3. 代码编写

在main.c文件添加代码:

uint8_t Senbuff[] = "Hello windows！";  //定义数据发送数组

  HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)Senbuff, sizeof(Senbuff));
  HAL_Delay(1000);

编译一下，没有出错

4. 烧录验证

1. 将代码烧录到核心板中
   

2. 利用XCOM串口助手进行通信

三、总结

  本文通过了解DMA的相关知识，基于STM32F407使用STM32CubeMX以DMA方式实现了向上位机发送数据。DMA传输过程不占用CPU资源，可以边传输边运行其他任务，更加高效。

四、参考

【STM32】 DMA原理，步骤超细详解，一文看懂DMA

【嵌入式12】DMA通信原理及编程实验，DMA方式向上位机连续发送数据