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【STM32】DMA直接存储器存取

1 DMA简介

DMA（Direct Memory Access）直接存储器存取

可以直接访问STM32的存储器的，包括运行SRAM、程序存储器Flash和寄存器等等

DMA可以提供外设寄存器和存储器或者存储器和存储器之间的高速数据传输，无须CPU干预，节省了CPU的资源

12个独立可配置的通道： DMA1（7个通道）， DMA2（5个通道）

每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发

存储器到存储器转运，需要软件触发，一股脑的转运

外设到存储器的转运，需要硬件触发，触发一次转运一次。

STM32F103C8T6 DMA资源：DMA1（7个通道）

1.1 存储器映像

类型	起始地址	存储器	用途
ROM	0x0800 0000	程序存储器Flash（主闪存）	存储C语言编译后的程序代码（下载程序的位置）
	0x1FFF F000	系统存储器	存储BootLoader，用于串口下载
	0x1FFF F800	选项字节	存储一些独立于程序代码的配置参数
RAM	0x2000 0000	运行内存SRAM	存储运行过程中的临时变量
	0x4000 0000	外设寄存器	存储各个外设的配置参数
	0xE000 0000	内核外设寄存器	存储内核各个外设的配置参数

ROM：只读存储器，非易失性、掉电不丢失的存储器；

RAM：随机存储器，易失性，掉电丢失的存储器。

1.2 DMA框图

可以看作是CPU+存储器两个东西

Flash是主闪存，SRAM是运行内存。各个外设也可以看出存储器。

寄存器是连接软件和硬件的桥梁，软件读写寄存器相当于控制硬件的执行。

使用DMA转运归类为一类问题：从某个地址取值，再放到另一个地址。

利用总线访问，分为主动和被动。

DMA要有访问的主动权。

产生冲突时，由仲裁器根据通道的优先级决定先后顺序。

DMA既是总线矩阵的主动单元，可以读写各种寄存器，也是AHB上的被动单元。

Flash一般不能写入，需要配置才可以写入。

1.3 DMA的基本结构

左边是外设寄存器站点，右边是存储器站点，包括Flash和SRAM（存储器一般特指Flash和SRAM）。DMA的转运可以是从外设到存储器，也可以是从存储器到外设，有一个方向的参数可以控制；还有一种转运方式存储器到存储器。Flash到SRAM/SRAM到SRAM。

数据宽度的作用是指定一次转运要按多大的数据宽度来进行。

传输寄存器用来指定总共转运几次的，自减计数器。

重装寄存器：当传输寄存器减到0后，是否要自动恢复到最初的值。（单次/循环）

触发源有软件触发和硬件触发，由M2M（Memory to Memory）决定，软件触发的逻辑是：以最快的速度，连续不断的触发DMA，争取早点把传输计数器清零，完成这一轮的转换。软件触发和循环模式不能同时使用。（存储器到存储器的转运）

硬件触发源可以选择ADC、串口、定时器等（一般与外设转运有关）

DMA转运的条件：

（1）开关控制，DMA_Cmd必须使能；

（2）传输计数器必须大于0；

（3）必须要有触发源。

（4）以此循环，开启下一次，但是必须先关闭DMA，再给传输计数器传值。

1.4 DMA请求

DMA触发部分

每个通道都有一个数据选择器，选择硬件触发或者软件触发，EN=0数据选择器不工作；EN=1数据选择器工作。当M2M位=1时选择软件触发，M2M=0时选择硬件触发。

每个通道的触发源都是不一样的，即硬件触发要看通道，软件触发则是随意的。

通道1的硬件触发是ADC1、TIM2的通道3和TIM4的通道1，选择哪个触发源呢？根据外设是否开启的DMA输出来决定的，比如ADC1有个库函数，ADC_DMACmd。三个都开始是或门，一般开启一个。

7个触发源进入到仲裁器，进行优先级判断，最终产生内部的DMA1请求。（默认通道号越小，通道优先级越高，也可以配置）

1.5 数据宽度与对齐

如果转运的时候，数据宽度都一样，那就是正常的一个个转运；如果数据宽度不一样，则按这个表处理。

目标的数据宽度>源端数据宽度，在目标数据前面多出的地方补0；

目标的数据宽度<源端数据宽度，读B1B0，只写入B0；读B3B2，只写入B2，把多出的高位舍弃

1.6 数据转运+DMA

任务是：将SRAM里面的数组DataA搬运到另一个数组DataB中。

外设地址是DataA数组的首地址；存储器地址是DataB数组的首地址；

数据宽度，两个都是uint8_t；

两个站点的地址都自增；

方向参数：外设站点转运到存储器站点了。

传输计数器：7

自动重装暂时不需要；

使用软件触发（存储器到存储器）

复制转运DataA的数据不会消失。

1.7 ADC扫描模式+DMA

左边是ADC扫描模式的执行流程，触发一次7个通道依次进行AD转换，转换结果都放在ADC_DR数据寄存器里，需要做的是在每个单独的通道转换完成后，进行一次DMA数据转运，并且目的地址自增，所以DMA的配置是：外设地址写入ADC_DR这个寄存器的地址，存储器的地址可以在SRAM中定义一个数组ADValue，然后把ADValue的地址当作寄存器的地址；之后数据宽度是uint16_t。外设地址不自增，存储器地址自增；传输方向是外设站点到存储器站点；传输计数器是7；计数器是否重装根据ADC的配置，ADC单次扫描则传输计数器不重装；ADC循环扫描，则传输计数器自动重装；最后是触发选择，这里ADC_DR的值是在ADC单个通道转换完成之后才有效的，所以DMA转运的时机需要和ADC单个通道转换完成同步，所以DMA的触发选择ADC硬件触发。

ADC单个通道完成过不产生中断，但是会产生DMA请求，去触发DMA转运。

手册

测试

类型	起始地址	存储器	用途
ROM	0x0800 0000	程序存储器Flash（主闪存）	存储C语言编译后的程序代码（下载程序的位置）
	0x1FFF F000	系统存储器	存储BootLoader，用于串口下载
	0x1FFF F800	选项字节	存储一些独立于程序代码的配置参数
RAM	0x2000 0000	运行内存SRAM	存储运行过程中的临时变量
	0x4000 0000	外设寄存器	存储各个外设的配置参数
	0xE000 0000	内核外设寄存器	存储内核各个外设的配置参数

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"

// 验证数据存储位置
uint8_t a = 0x66;				// 变量
const uint8_t b = 0x66;			// 只读不写，存在flash中



int main()
{
	OLED_Init();								// 初始化OLED
	OLED_ShowHexNum(1, 1, (uint32_t)&a, 8);		// 20000000，20开头
	OLED_ShowHexNum(2, 1, (uint32_t)&b, 8);		// 08000E28，08开头
	
	while (1)
	{
		
	}
}

外设寄存器

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"

int main()
{
	OLED_Init();										// 初始化OLED
	OLED_ShowHexNum(1, 1, (uint32_t)&ADC1->DR, 8);		// 固定的，40001244C，40开头
	
	while (1)
	{
		
	}
}

手册

加起来就是40001244C

函数一直跳转

2 DMA数据转运

2.1 接线图

2.2 模块封装

按这个初始化

库函数

void DMA_DeInit(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx);        // 恢复缺省配置
// 初始化
void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct);
// 结构体初始化
void DMA_StructInit(DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct);
// 使能
void DMA_Cmd(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, FunctionalState NewState);
// 中断输出使能
void DMA_ITConfig(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, uint32_t DMA_IT, FunctionalState NewState);

// DMA设置当前寄存器，给传输计数器写数据的
void DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, uint16_t DataNumber); 

// DMA获取当前数据寄存器，返回传输计数器的值
uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx);

// 获取标志位状态、清除标志位状态、获取中断状、清除中断挂起位
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);

MYDMA.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

uint16_t MYDMA_Size;

// DMA初始化
void MyDMA_Init(uint32_t addrA, uint32_t addrB, uint32_t size)
{
	MYDMA_Size = size;
	// 1开启DMA时钟
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
	
	// 2调用DMA_Init
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = addrA;							// 外设站点的起始地址
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;		// 外设站点的数据宽度
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Enable;				// 外设站点是否自增
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = addrB;								// 存储器站点的起始地址
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;				// 存储器站点的数据宽度
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;						// 存储器站点是否自增
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;							// 传输方向，外设作为源到存储器
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = size;									// 缓冲区大小，传输计数器
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;								// 传输模式，是否自动重装，不重装
	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Enable;									// 软件触发还是硬件触发，软件触发
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;						// 优先级
	// DM1的通道1
	DMA_Init(DMA1_Channel1 ,&DMA_InitStructure);
	
	// 3DMA_Cmd，先失能，在转运中使能
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);
}


// 传输函数
void MYDMA_Transfer(void)
{
	// 先DMA失能，再给传输计数器赋值
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);					// 失能
	DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1, MYDMA_Size);	// 赋值
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);						// 使能
	while (DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1) == RESET);	// 等待转运完成，没有完成一直等待
	DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1);						// 清除标志位
}

2.3 主函数

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MyDMA.h"

uint8_t DataA[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};	// 源数组
uint8_t DataB[] = {0x00, 0x00, 0x00, 0x00};	// 目的数组


int main()
{
	OLED_Init();									    // 初始化OLED
	MyDMA_Init((uint32_t)DataA, (uint32_t)DataB, 4);	// 初始化DMA
	OLED_ShowString(1, 1, "DataA:");
	OLED_ShowString(3, 1, "DataB:");
	OLED_ShowHexNum(1, 8, (uint32_t)DataA, 8);          // 显示地址
	OLED_ShowHexNum(3, 8, (uint32_t)DataB, 8);			// 显示地址
	
	// 第二行显示dataA
	OLED_ShowHexNum(2, 1, DataA[0], 2);
	OLED_ShowHexNum(2, 4, DataA[1], 2);
	OLED_ShowHexNum(2, 7, DataA[2], 2);
	OLED_ShowHexNum(2, 10, DataA[3], 2);
	
	// 第四行显示dataB
	OLED_ShowHexNum(4, 1, DataB[0], 2);
	OLED_ShowHexNum(4, 4, DataB[1], 2);
	OLED_ShowHexNum(4, 7, DataB[2], 2);
	OLED_ShowHexNum(4, 10, DataB[3], 2);
	
	while (1)
	{
		DataA[0]++;         // 数据自增
		DataA[1]++;
		DataA[2]++;
		DataA[3]++;
		// 第二行显示dataA
		OLED_ShowHexNum(2, 1, DataA[0], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 4, DataA[1], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 7, DataA[2], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 10, DataA[3], 2);
	
		// 第四行显示dataB
		OLED_ShowHexNum(4, 1, DataB[0], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 4, DataB[1], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 7, DataB[2], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 10, DataB[3], 2);
		
		Delay_ms(1000);
		MYDMA_Transfer();          // 转运
		
		// 第二行显示dataA
		OLED_ShowHexNum(2, 1, DataA[0], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 4, DataA[1], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 7, DataA[2], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 10, DataA[3], 2);
	
		// 第四行显示dataB
		OLED_ShowHexNum(4, 1, DataB[0], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 4, DataB[1], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 7, DataB[2], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 10, DataB[3], 2);
		Delay_ms(1000);
	}
}

现象：dataA的数据每秒自增1，DMA将dataA的数据转运到dataB中。

3 DMA+AD多通道

3.1 接线图

同AD多通道

3.2 模块封装

版本1：ADC单次扫描+DMA单次转运的模式

ADC.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

uint16_t AD_Value[4];

// 初始化模块
void AD_Init(void)
{
	// 1开启RCC时钟，ADC、GPIO
	// 2配置GPIO输入模式
	// 3配置多路开关
	// 4配置ADC转换器
	// 开关控制
	// 校准
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
		// 1RCC开启DMA时钟
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
	
	
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);      // 72M / 6 = 12M
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;        // 模拟输入
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
 	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
	
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5);
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, 3, ADC_SampleTime_55Cycles5);
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 4, ADC_SampleTime_55Cycles5);
	
	// 4配置ADC转换器，单词转换，非扫描
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;
	ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
	ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
	ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
	ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = ENABLE;
	ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;     // DISABLE单次转换  ENABLE连续转换
	ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = 4;
	ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);
	

	
	// 2调用DMA_Init
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
	DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;                             // 外设站点的起始地址
	DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;					       // 数据宽度
	DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;               						 // 地址不自增
	
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)AD_Value;                                 // 存储器站点的起始地址
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;               			// 数据宽度
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;                       							// 地址自增


	DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;                             // 传输方向：外设站点作为源头
    DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 4;                                       		// 数据宽度，取决传输方向
    DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;                                  // 传输计数器是否自动重装（不自动重装）
    DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;                          // 优先级
    DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;                                   // 存储器到存储器（软件触发）
	
	// 第一个DMA的通道1
	DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStruct);
	
	// 3DMA_Cmd，DMA使能
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
	ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);
	
	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
	
	ADC_ResetCalibration(ADC1);
	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
	ADC_StartCalibration(ADC1);
	while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
}

void AD_GetValue(void)
{
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);            		// DMA先失能
	DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1, 4);    		// 赋值
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);						// 使能
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);             // 触发一次
	while (DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1) == RESET);	// 等待转运完成，没有完成一直等待
	DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1);           			// 清除标志位
}

版本2：ADC连续扫描+DMA循环转运的模式