STM32-笔记35-DMA（直接存储器访问）

一、什么叫DMA？

        DMA（Direct Memory Access，直接存储器访问）提供在外设与内存、存储器和存储器之间的高速数据传输使用。它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依赖于CPU，在这个时间中，CPU对于内存的工作来说就无法使用。

简单来说，就是一个数据的搬运工

而搬运的路径有三种方式：如下所示

  • 存储器→存储器（例如：复制某特别大的数据buf）
  • 存储器→外设 （例如：将某数据buf写入串口TDR寄存器）
  • 外设→存储器 （例如：将串口RDR寄存器写入某数据buf）

        存储器我们知道，就是内存，存储器到存储器之间的搬运，也就是从内存中一地方搬运到内存中另一个地方。

        那么这里的外设是指什么呢？

        外设指的是spi、usart、iic、adc 等基于APB1 、APB2或AHB时钟的外设，而这里的存储器包括 自身的闪存(flash)或者内存(SRAM)以及外设的存储设备都可以作为访问地源或者目的。

具体在参考手册中DMA框图中可以看见外设有哪些

 二、DMA存在的意义？

        代替 CPU 搬运数据，为 CPU 减负。

  • 1. 数据搬运的工作比较耗时间；
  • 2. 数据搬运工作时效要求高（有数据来就要搬走）；
  • 3. 没啥技术含量（CPU 节约出来的时间可以处理更重要的事）。

三、搬运的流程

存储器→存储器

存储器→外设

外设→存储器

四、DMA控制器-通道

STM32F103 有 2 个 DMA 控制器，DMA1 有 7 个通道，DMA 2 有 5 个通道。
一个通道每次只能搬运一个外设的数据！！ 如果同时有多个外设的 DMA 请求，则按照优先级进行响应。
STM32F103C8T6 只有 DMA1 ！
DMA1有7个通道：

每个通道传输特定外设的数据

五、DMA优先级管理

优先级管理采用软件+硬件：
        软件： 每个通道的优先级可以在DMA_CCRx寄存器中设置，有4个等级
最高级>高级>中级>低级
        硬件： 如果2个请求，它们的软件优先级相同，则较低编号的通道比较高编号的通道有较高的优先权。
        比如：如果软件优先级相同，通道2优先于通道4

六、DMA传输方式

 

七、DMA寄存器及库函数介绍
 

八、小实验1：DMA内存到内存数据搬运

实验目的

使用DMA将一个大数组的数据搬运到另一个位置。

复制项目文件19-串口打印功能

重命名为40-DMA实验（内存到内存）

新建文件夹dma dma.c  dma.h

打开项目文件

加载文件

main.c

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "uart1.h"
#include "dma.h"

int main(void)
{
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
    led_init();//初始化led灯
    uart1_init(115200);
    dma_init();
    printf("hello word!\r\n");
    dma_transmit();
    
//    led1_ON();
//    led1_OFF();
    while(1)
    { 
        led1_ON();
        led2_OFF();
        delay_ms(500);
        led1_OFF();
        led2_ON();
        delay_ms(500);
    }
}

dma.c

#include "dma.h"
#include "stdio.h"
#define BUF_SIZE 16

uint32_t src_buf[BUF_SIZE] = {
    0x00000000,0x11111111,0x22222222,0x33333333,
    0x44444444,0x55555555,0x66666666,0x77777777,
    0x88888888,0x99999999,0xAAAAAAAA,0xBBBBBBBB,
    0xCCCCCCCC,0xDDDDDDDD,0xEEEEEEEE,0xFFFFFFFF
};
uint32_t dst_buf[BUF_SIZE] = {0};

DMA_HandleTypeDef dma_handle = {0};
//初始化dma函数
void dma_init(void)
{
    __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();//使能DMA1
    dma_handle.Instance = DMA1_Channel1;//选择DMA1通道1（由于是内存传递内存所以不管哪一个通道都可以）
    dma_handle.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_MEMORY;//方向：内存到内存
    //内存的设置
    dma_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;//内存数据对其方式：字节方式对齐
    dma_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;//内存增量启动
    //外设的设置
    dma_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;//外设数据对其方式
    dma_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_ENABLE;//外设增量模式启动
    
    dma_handle.Init.Mode = DMA_NORMAL;//DMA的模式：正常模式和循环模式
    dma_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;//DMA优先级：中级（只有一个DMA设置成什么无所谓）
    
    HAL_DMA_Init(&dma_handle);
}
//准备数据传输
void dma_transmit(void)
{
    //启动DMA传输
    HAL_DMA_Start(&dma_handle,(uint32_t)src_buf,(uint32_t)dst_buf,sizeof(uint32_t) * BUF_SIZE);
    //查询DMA传输状态
    while(__HAL_DMA_GET_FLAG(&dma_handle,DMA_FLAG_TC1) == RESET);
    //打印数据
    int i;
    for(i=0;i<BUF_SIZE;i++)
    {
        printf("buf[%d]:%X\r\n",i,dst_buf[i]);
    }
    
}

dma.h

#ifndef __DMA_H__
#define __DMA_H__

#include "sys.h"

void dma_init(void);
void dma_transmit(void);
    
#endif

九、小实验2：DMA内存到外设数据搬运

实验目的

使用DMA将一个大数组的数据通过串口1发送 。

内存通过DMA将数据搬运到外设中

USART1-TX负责将内存中的数据按照指定的格式和波特率发送到外部设备‌

复制项目文件40-DMA实验（内存到内存)

重命名项目文件41-DMA实验（内存到外设)

打开项目文件

main.c

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "uart1.h"
#include "dma.h"

uint8_t send_buf[1000] = {0};
extern UART_HandleTypeDef uart1_handle;

int main(void)
{
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
    led_init();//初始化led灯
    uart1_init(115200);
    dma_init();
    //printf("hello word!\r\n");
    
    int i = 0;
    for(i=0;i<1000;i++)
    {
        send_buf[i] = 'A';
    }
    //串口句柄，发送的数据，发送的个数
    HAL_UART_Transmit_DMA(&uart1_handle,send_buf,1000);//以DMA的方式发送数据
    while(1)
    { 
        led1_ON();
        led2_OFF();
        delay_ms(500);
        led1_OFF();
        led2_ON();
        delay_ms(500);
    }
}

dma.c

#include "dma.h"
#include "stdio.h"

extern UART_HandleTypeDef uart1_handle;
DMA_HandleTypeDef dma_handle = {0};
//初始化dma函数
void dma_init(void)
{
    __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();//使能DMA1
    dma_handle.Instance = DMA1_Channel4;//选择DMA1通道4，内存到外设通道4-以DMA的方式发送（tx）给串口1数据
    dma_handle.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;//方向：内存到外设
    //内存的设置
    dma_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;//内存数据对其方式：字节方式对齐
    dma_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;//内存增量启动：地址递增
    //外设的设置
    dma_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;//外设数据对其方式
    dma_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;//外设不递增
    
    dma_handle.Init.Mode = DMA_NORMAL;//DMA的模式：正常模式和循环模式
    dma_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;//DMA优先级：中级（只有一个DMA设置成什么无所谓）
    
    HAL_DMA_Init(&dma_handle);
    //链接：内存链接到串口1:外设的句柄，成员变量，dma的句柄
    __HAL_LINKDMA(&uart1_handle,hdmatx,dma_handle);
}

dma.h

#ifndef __DMA_H__
#define __DMA_H__

#include "sys.h"

void dma_init(void);
    
#endif

结果：

十、小实验3：DMA外设到内存数据搬运

实验目的

使用DMA接收串口1发的数据。

串口通过DMA将数据搬运到内存中

USART1-RX负责将外部设备‌中的数据按照指定的格式和波特率发送到内存，

也就是内存接收外部设备中的数据

所以这里的USART1-RX和USART1-TX是针对内存来讲（暂时先这么记）

复制项目文件41-DMA实验（内存到外设)

重命名项目文件42-DMA实验（外设到内存)

main.c

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "uart1.h"
#include "dma.h"

int main(void)
{
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
    led_init();//初始化led灯
    uart1_init(115200);
    dma_init();
    printf("hello word!\r\n");
    
    while(1)
    { 
        led1_ON();
        led2_OFF();
        delay_ms(500);
        led1_OFF();
        led2_ON();
        delay_ms(500);
    }
}

dma.c

#include "dma.h"
#include "stdio.h"
#include "uart1.h"

extern UART_HandleTypeDef uart1_handle;
DMA_HandleTypeDef dma_handle = {0};
extern uint8_t uart1_rx_buf[UART1_RX_BUF_SIZE];                                    /* UART1接收缓冲区 */
                                               

//初始化dma函数
void dma_init(void)
{
    __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();//使能DMA1
    dma_handle.Instance = DMA1_Channel5;//选择DMA1通道5，外设到内存通道5-以DMA的方式发送（rx）给串口1数据
    dma_handle.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;//方向：外设到内存
    //内存的设置
    dma_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;//内存数据对其方式：字节方式对齐
    dma_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;//内存增量启动：地址递增
    //外设的设置
    dma_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;//外设数据对其方式
    dma_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;//外设不递增
    
    dma_handle.Init.Mode = DMA_NORMAL;//DMA的模式：正常模式和循环模式
    dma_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;//DMA优先级：中级（只有一个DMA设置成什么无所谓）
    
    HAL_DMA_Init(&dma_handle);
    //链接：内存链接到串口1:外设的句柄，成员变量，dma的句柄
    __HAL_LINKDMA(&uart1_handle,hdmarx,dma_handle);
    //串口通过DMA接收
    HAL_UART_Receive_DMA(&uart1_handle,uart1_rx_buf,UART1_RX_BUF_SIZE);//将数据接收到uart1_rx_buf缓冲区里面长度是UART1_RX_BUF_SIZE这么长
}

dma.h

#ifndef __DMA_H__
#define __DMA_H__

#include "sys.h"

void dma_init(void);
    
#endif

结果：

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