STM32的 DMA(直接存储器访问) 详解

STM32的DMA(Direct Memory Access,直接存储器存取)是一种在单片机中用于高效实现数据传输的技术。它允许外设设备直接访问RAM,不需要CPU的干预,从而释放CPU资源,提高CPU工作效率,本文基于STM32F429、Hal库详细分析DMA的特性与使用。

1.DMA的特性

(1)STM32F429拥有两个DMA控制器(DMA1和DMA2),DMA1 控制器 AHB 外设端口不连接到总线矩阵,因此,只有 DMA2 数据流能够执行存储器到存储器的传输,外设包括片内外设和片外外设。

片内外设:例如GPIO(通用输入输出端口)、USART(通用同步/异步收发器)、I2C(Inter-Integrated Circuit,一种串行通信总线)、SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)等。这些外设通过DMA控制器,可以直接与内存(如SRAM、Flash等)进行数据传输。

片外外设:这是指通过外部接口连接到STM32芯片的设备,例如DHT11温度传感器、MQ2烟雾传感器等。这些设备通过相应的接口(如ADC、SPI等)与STM32连接,然后通过DMA控制器进行数据传输,要确保片外外设支持DMA功能才可以用DMA传输数据。

存储器到存储器的传输意味着DMA控制器可以直接从一个内存区域(如RAM的一个数组或缓冲区)读取数据,并将这些数据写入到另一个内存区域(同样是RAM的另一个数组或缓冲区)。这种传输模式在多种应用中都非常有用,比如:

  1. 数据移动:如果你需要将一段数据从一个位置移动到另一个位置,使用DMA可以节省CPU时间,因为CPU不需要参与数据的传输过程。

  2. 数据处理:在图像处理、音频处理或任何需要处理大量数据的应用中,你可能需要将数据从一个缓冲区读取出来,进行一些处理(如滤波、FFT等),然后将结果写回另一个缓冲区。使用DMA可以并行地进行数据的读取和写入,从而加速整个处理过程。

  3. 数据桥接:在某些应用中,你可能需要从一个硬件接口读取数据,然后将其写入到另一个硬件接口。使用DMA可以确保这两个接口之间的数据传输是高效的,不会受到CPU中断或其他任务的影响。

  4. 循环缓冲区:在处理实时数据流时,循环缓冲区是一种常见的解决方案。使用DMA可以自动地将新数据写入循环缓冲区的末尾,并将旧数据从缓冲区的开头移出,从而实现无缝的数据传输和处理。

(2)每个DMA控制器有8个数据流,每个数据流拥有8个通道,每次传输的数据最大为65535(如果数据单位为字,则一次可以传输256KB),每个通道具体是什么数据接口如下图所示:

DMA1通道

DMA2通道

(3)DMA传输具有FIFO(先进先出)模式和直接模式。FIFO用于在源数据传输到目标地址之前临时存放这些数据,每个数据流都有一个独立的 4 字 FIFO,阈值级别可由软件配置为 1/4、1/2、3/4 或满。而直接模式在每个外设请求都立即启动对存储器传输。

(4)数据流与数据流之间的传输优先级通过软件和硬件两个方面决定。软件上,可以通过DMA_SxCR寄存器配置数据流的优先级,总共有四个等级:非常高、高、中、低。硬件上,若两个请求的软件优先级相同时,仲裁器根据DMA通道的编号来决定响应顺序,序号较小的数据流优先级更高,另外,DMA1拥有比DMA2更高的优先级。

(5)DMA支持源地址和目标地址的数据宽度可以不同,如源数据是源源不断的字节数据,而目标地址要求输出字宽度的数据。源传输和目标传输在整个 4 GB 区域(地址在 0x0000 0000 和 0xFFFF FFFF 之间)都可以寻址外设和存储器。

(6)DMA拥有5个中断,分别是:半传输、传输完成、传输错误、FIFO 上溢/下溢、直接模式错误。

2.DMA的使用

下面我们将一些数据通过DMA2的UART1输出出来:

(1)使能DMA时钟

 __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();//DMA2时钟使能    

(2) 初始化DMA通道,配置通道,外设和内存地址,传输数据量等

__HAL_LINKDMA(&UART1_Handler,hdmatx,UART1TxDMA_Handler);    //将DMA与USART1联系起来(发送DMA)
    
    //Tx DMA配置
    UART1TxDMA_Handler.Instance=DMA2_Stream7;                            //数据流选择DMA2控制器的数据流7
    UART1TxDMA_Handler.Init.Channel=DMA_CHANNEL_4;                       //通道选择4
    UART1TxDMA_Handler.Init.Direction=DMA_MEMORY_TO_PERIPH;             //存储器到外设
    UART1TxDMA_Handler.Init.PeriphInc=DMA_PINC_DISABLE;                 //外设非增量模式
    UART1TxDMA_Handler.Init.MemInc=DMA_MINC_ENABLE;                     //存储器增量模式
    UART1TxDMA_Handler.Init.PeriphDataAlignment=DMA_PDATAALIGN_BYTE;    //外设数据长度:8位
    UART1TxDMA_Handler.Init.MemDataAlignment=DMA_MDATAALIGN_BYTE;       //存储器数据长度:8位
    UART1TxDMA_Handler.Init.Mode=DMA_NORMAL;                            //外设普通模式
    UART1TxDMA_Handler.Init.Priority=DMA_PRIORITY_MEDIUM;               //中等优先级
    UART1TxDMA_Handler.Init.FIFOMode=DMA_FIFOMODE_DISABLE;              
    UART1TxDMA_Handler.Init.FIFOThreshold=DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL;      
    UART1TxDMA_Handler.Init.MemBurst=DMA_MBURST_SINGLE;                 //存储器突发单次传输
    UART1TxDMA_Handler.Init.PeriphBurst=DMA_PBURST_SINGLE;              //外设突发单次传输
    
    HAL_DMA_DeInit(&UART1TxDMA_Handler);   
    HAL_DMA_Init(&UART1TxDMA_Handler);

(3)开启DMA通道传输

 MYDMA_USART_Transmit(&UART1_Handler,(u8*)SendBuff,SEND_BUF_SIZE); //启动传输    

(4) 查询DMA通道状态,传输结束后关闭串口DMA

while(1){
    if(__HAL_DMA_GET_FLAG(&UART1TxDMA_Handler,DMA_FLAG_TCIF3_7))//等待DMA2_Steam7传输完成
    {
         __HAL_DMA_CLEAR_FLAG(&UART1TxDMA_Handler,DMA_FLAG_TCIF3_7);//清除DMA2_Steam7传输完成标志
         HAL_UART_DMAStop(&UART1_Handler);      //传输完成以后关闭串口DMA
	     break; 
    }
     delayms(10);
}                

相关推荐

最近更新

  1. python每日学习9:正则表达式

    2024-07-09 21:52:03       0 阅读
  2. Linux

    Linux

    2024-07-09 21:52:03      0 阅读
  3. 树上启发加点分治思想

    2024-07-09 21:52:03       0 阅读
  4. 配置文件格式 XML 快速上手

    2024-07-09 21:52:03       0 阅读

热门阅读

  1. LVS+Keepalived群集

    2024-07-09 21:52:03       5 阅读
  2. 精准控制:Eureka服务续约间隔配置全指南

    2024-07-09 21:52:03       9 阅读
  3. 部署LVS-DR群集

    2024-07-09 21:52:03       10 阅读
  4. WordPress禁止用户注册某些用户名

    2024-07-09 21:52:03       9 阅读
  5. go内存返还系统相关代码

    2024-07-09 21:52:03       8 阅读
  6. 如何使用 Puppeteer 避免机器人检测?

    2024-07-09 21:52:03       6 阅读
  7. 面试经典 150 题

    2024-07-09 21:52:03       7 阅读