Zigbee之旅（七）：几个重要的CC2430基础实验——DMA传输
一、承上启下
上一节，我们讲到了ADC的使用，并对片内温度传感器进行了采样。在实际项目中，传感器的数量往往很多，大量的转换数据有待处理。对这些数据的移动将会给CPU带来很大的负担。为了解放CPU，让它有精力去做其他的事儿，DMA（Direct Memory Access）就可以派上用场啦~
下面的介绍摘自《Zigbee技术实践教程》：
DMA是direct memory access的缩写，即“直接内存存取”。这是一种高速的数据传输模式，ADC/UART/RF收发器等外设单元和存储器之间可以直接在“DMA控制器” 的控制下交换数据而几乎不需要CPU的干预。除了在数据传输开始和结束时做一点处理外，在传输过程中CPU可以进行其他的工作。这样，在大部分时间里，CPU和这些数据交互处于并行工作状态。因此，系统的整体效率可以得到很大的提高。
从介绍中可以看出，DMA在很多场景中都可以使用。本实验仅涉及最简单的DMA传输，目的在于展示DMA的通用使用流程。至于DMA在其他情景中的应用，以后会在综合性的实验中实现。
二、DMA传输实验
（1）实验简介
将字符数组 sourceString 的内容通过DMA传输到字符数组 destString 中，转换结果通过串口显示到PC上。
（2）程序流程图
（3）实验源码及剖析
/*
实验说明：将字符数组sourceString的内容通过DMA传输到字符数组destString中，转换结果通过串口显示到PC上。
*/
#include<ioCC2430.h>
#define led1 P1_0
#define led2 P1_1
#define led3 P1_2
#define led4 P1_3
/*用于配置DMA的结构体
-------------------------------------------------------*/
typedef struct
{
unsigned char SRCADDRH; //源地址高8位
unsigned char SRCADDRL; //源地址低8位
unsigned char DESTADDRH; //目的地址高8位
unsigned char DESTADDRL; //目的地址低8位
unsigned char VLEN :3; //长度域模式选择
unsigned char LENH :5; //传输长度高字节
unsigned char LENL :8; //传输长度低字节
unsigned char WORDSIZE :1; //字节（byte）或字（word）传输
unsigned char TMODE :2; //传输模式选择
unsigned char TRIG :5; //触发事件选择
unsigned char SRCINC :2; //源地址增量：-1/0/1/2
unsigned char DESTINC :2; //目的地址增量：-1/0/1/2
unsigned char IRQMASK :1; //中断屏蔽
unsigned char M8 :1; //7或8bit传输长度，仅在字节传输模式下适用
unsigned char PRIORITY :2; //优先级
}DMA_CFG;
/*系统时钟初始化
-------------------------------------------------------*/
void xtal_init(void)
{
SLEEP &= ~0x04; //都上电
while(!(SLEEP & 0x40)); //晶体振荡器开启且稳定
CLKCON &= ~0x47; //选择32MHz 晶体振荡器
SLEEP |= 0x04;
}
/*LED初始化
-------------------------------------------------------*/
void led_init(void)
{
P1SEL = 0x00; //P1为普通 I/O 口
P1DIR |= 0x0F; //P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 输出
led1 = 1; //关闭所有LED
led2 = 1;
led3 = 1;
led4 = 1;
}
/*UART0通信初始化
-------------------------------------------------------*/
void Uart0Init(unsigned char StopBits,unsigned char Parity)
{
P0SEL |= 0x0C; //初始化UART0端口，设置P0.2与P0.3为外部设备IO口
PERCFG&= ~0x01; //选择UART0为可选位置一,即RXD接P0.2,TXD接P0.3
U0CSR = 0xC0; //设置为UART模式,并使能接受器
U0GCR = 11;
U0BAUD = 216; //设置UART0波特率为115200bps
U0UCR |= StopBits|Parity; //设置停止位与奇偶校验
}
/*UART0发送数据
-------------------------------------------------------*/
void Uart0Send(unsigned char data)
{
while(U0CSR&0x01); //等待UART空闲时发送数据
U0DBUF = data;
}
/*UART0发送字符串
-------------------------------------------------------*/
void Uart0SendString(unsigned char *s)
{
while(*s != 0) //依次发送字符串s中的每个字符
Uart0Send(*s++);
}
/*主函数
-------------------------------------------------------*/
void main(void)
{
DMA_CFG dmaConfig; //定义配置结构体
unsigned char sourceString[]="I'm the sourceString!\r\n"; //源字符串
unsigned char destString[sizeof(sourceString)]="I'm the destString!\r\n"; //目的字符串
char i;
char error=0;
xtal_init(); //系统时钟初始化
led_init();
Uart0Init(0x00,0x00); //UART初始化
Uart0SendString(sourceString); //传输前的原字符数组
Uart0SendString(destString); //传输前的目的字符数组
//配置DMA结构体
dmaConfig.SRCADDRH=(unsigned char)((unsigned int)&sourceString >> 8); //源地址
dmaConfig.SRCADDRL=(unsigned char)((unsigned int)&sourceString);
dmaConfig.DESTADDRH=(unsigned char)((unsigned int)&destString >> 8); //目的地址
dmaConfig.DESTADDRL=(unsigned char)((unsigned int)&destString);
dmaConfig.VLEN=0x00; //选择LEN作为传送长度
dmaConfig.LENH=(unsigned char)((unsigned int)sizeof(sourceString) >> 8); //传输长度
dmaConfig.LENL=(unsigned char)((unsigned int)sizeof(sourceString));
dmaConfig.WORDSIZE=0x00; //选择字节（byte）传送
dmaConfig.TMODE=0x01; //选择块传送（block）模式
dmaConfig.TRIG=0; //无触发(可以理解为手动触发）
dmaConfig.SRCINC=0x01; //源地址增量为1
dmaConfig.DESTINC=0x01; //目的地址增量为1
dmaConfig.IRQMASK=0; //DMA中断屏蔽
dmaConfig.M8=0x00; //选择8位长的字节来传送数据
dmaConfig.PRIORITY=0x02; //传输优先级为高
DMA0CFGH=(unsigned char)((unsigned int)&dmaConfig >> 8); //将配置结构体的首地址赋予相关SFR
DMA0CFGL=(unsigned char)((unsigned int)&dmaConfig);
DMAARM=0x01; //启用配置
DMAIRQ=0x00; //清中断标志
DMAREQ=0x01; //启动DMA传输
while(!(DMAIRQ&0x01)); //等待传输结束
for(i=0;i<sizeof(sourceString);i++) //校验传输的正确性
{
if(sourceString[i]!=destString[i])
error++;
}
if(error==0) //将结果通过串口传输到PC
{
Uart0SendString("Correct!");
Uart0SendString(destString); //传输后的目的字符数组
}
else
Uart0SendString("Error!");
while(1);
}
使用DMA的基本流程是：配置DMA → 启用配置 → 启动DMA传输 → 等待DMA传输完毕。下面分别介绍：
（1）配置DMA：首先必须配置DMA，但DMA的配置比较特殊：不是直接对某些SFR赋值，而是在外部定义一个结构体，对其赋值，然后再将此结构体的首地址的高8位赋给 DMA0CFGH，将其低8位赋给 DMA0CFGL。（关于配置结构体中的详细说明，请参考CC2430中文手册）
CC2430 小贴士
关于上面源码中对配置结构体的定义，需做两点说明：
（1）位域
在定义此结构体时，用到了很多冒号（:），后面还跟着一个数字，这种语法叫“位域”：
位域是指信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节， 而只需占几个或一个二进制位。例如在存放一个开关量时，只有0和1 两种状态， 用一位二进位即可。为了节省存储空间，并使处理简便，C语言提供了一种数据结构，称为“位域”或“位段”。所谓“位域”是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域， 并说明每个区域的位数。每个域有一个域名，允许在程序中按域名进行操作。 这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。
（2）抽象出常用函数
细心的读者会发现，在对结构体赋值时，经常会涉及到将一个16位unsigned int 类型值分别赋予两个8位的unsigned char类型值，处理方法如下：
dmaConfig.SRCADDRH=(unsigned char)((unsigned int)&sourceString >> 8); //源地址 dmaConfig.SRCADDRL=(unsigned char)((unsigned int)&sourceString);
对于这类经常会用到的函数，我们不妨抽象出来作为一个通用函数，如下：
#define SET_WORD(destH,destL,word)
do{
destH=(unsigned char)((unsigned int)word >> 8);
destL=(unsigned char)((unsigned int)word);
}while(0)
以后每当你需要进行类似的分割操作时，直接调用即可，如下所示：
SET_WORD(dmaConfig.SRCADDRH, dmaConfig.SRCADDRL, &sourceString);
（2）启用配置：首先将结构体的首地址 &dmaConfig 的高/低8位分别赋给SFR DMA0CFGH 和 DMA0CFGL（其中的0表示对通道0配置，CC2430包含5个DMA通道，此处使用通道0）。然对 DMAARM.0 赋值1，启用通道0的配置，使通道0处于工作模式。
（3）开启DMA传输：对 DMAREQ.0 赋值1，启动通道0的DMA传输。
（4）等待DMA传输完毕：通道0的DMA传输完毕后，就会触发中断，通道0的中断标志 DMAIRQ.0 会被自动置1。然后对两个字符串的每一个字符进行比较，将校验结果发送至PC。
（4）实验结果
首先打开串口调试工具，然后开启CC2430调试，就会出现如下画面：
你会发现 destString 的内容已经完全被 sourceString 所填充。
Done~
三、结语
本节介绍了DMA的使用方法，尽管很简单，但是我想大家已经明白了DMA的基本用法，以后遇到其复杂的使用情景，也可比较淡定的分析。
再好的台式机都会出现死机的状况，同样，一个嵌入式系统也难免会陷入停滞状态。下一节，我们将介绍一种非常有效的系统复位方法：看门狗。