Zigbee之旅(七):几个重要的CC2430基础实验——DMA传输

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

Zigbee之旅(七):几个重要的CC2430基础实验——DMA传输_第1张图片

(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
-------------------------------------------------------*/
#pragma bitfields=reversed
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;
#pragma bitfields=default

/*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( *!=  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:

Zigbee之旅(七):几个重要的CC2430基础实验——DMA传输_第2张图片

  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。

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