小白都看得懂的STM32的DMA知识
一、dma简介1、dma简介dma(direct memory access：直接内存存取)是一种可以大大减轻cpu工作量的数据转移方式。cpu有转移数据、计算、控制程序转移等很多功能，但其实转移数据是可以不需要cpu参与。比如希望外设a的数据拷贝到外设b，只要给两种外设提供一条数据通路，再加上一些控制转移的部件就可以完成数据的拷贝。dma就是基于以上设想设计的，它的作用就是解决大量数据转移过度消耗cpu资源的问题。有了dma使cpu更专注于更加实用的操作--计算、控制等。2、dma的工作原理 dma的作用就是实现数据的直接传输，而去掉了传统数据传输需要cpu寄存器参与的环节，主要涉及四种情况的数据传输，但本质上是一样的，都是从内存的某一区域传输到内存的另一区域（外设的数据寄存器本质上就是内存的一个存储单元）。四种情况的数据传输如下：外设到内存内存到外设内存到内存外设到外设当用户将参数设置好，主要涉及源地址、目标地址、传输数据量这三个，dma控制器就会启动数据传输，传输的终点就是剩余传输数据量为0。换句话说只要剩余传输数据量不是0，而且dma是启动状态，那么就会发生数据传输。
3、dma是否影响cpu的运行在x86架构系统中，当dma运作时，dma实际上会占用系统总线周期中的一部分时间。也就是说，在dma未开启前，系统总线可能完全被cpu使用；当dma开启后，系统总线要为dma分配一定的时间，以保证dma和cpu同时运作。那么显然，dma会降低cpu的运行速度。在stm32控制器中，芯片采用cortex-m3架构，总线结构有了很大的优化，dma占用另外的总线，并不会与cpu的系统总线发生冲突。也就是说，dma的使用不会影响cpu的运行速度。
二、stm32的dma结构1、dma的主要特性● 12个 独立的可配置的通道dma1有7个通道，dma2 有5个通道
● 每个通道都直接连接专用的硬件dma请求，每个通道都同样支持软件发。这些功能通过软件来配置。
● 在七个请求间的优先权可以通过软件编程设置(共有四级：很高、高、中等和低)，假如在相等优先权时由硬件决定(请求0优先于请求1，依此类推) 。
● 独立的源和目标数据区的传输宽度(字节、半字、全字)，模拟打包和拆包的过程。源和目标地址必须按数据传输宽度对齐。
● 支持循环的缓冲器管理
● 每个通道都有3个事件标志(dma 半传输，dma传输完成和dma传输出错)，这3个事件标志逻辑或成为一个单独的中断请求。
●存储器和存储器间的传输
●外设和存储器，存储器和外设的传输
● 闪存、sram 、外设的sram 、apb1 apb2和ahb外设均可作为访问的源和目标。
● 可编程的数据传输数目：最大为65536
下面为功能框图：2、两个dma控制器结构① dma1 controller② dma2 controller3、dma寄存器列表① 中断类dma_isr：dma中断状态寄存器dma_ifcr：dma中断标志位清除寄存器说明：dma1、dma2分别有一组寄存器。② 控制传输类dma_ccrx：dma通道x配置寄存器 dma_cndtrx：dma通道x数据数量寄存器dma_cparx：dma通道x外设地址寄存器dma_cmarx：dma通道x内存地址寄存器
说明： 1> 每一个通道都有一组寄存器。2> dma_cparx、dma_cmarx是没有差别的，它们都可以存放外设的地址、内存的地址。dma_cparx、dma_cmarx只不过起得名字有差别而已。
4、stm32的dma工作特点① dma进行数据传输的必要条件剩余传输数据量大于0dma通道传输使能通道上dma数据传输有事件请求前两者都好理解，对于第三点确实需要详细的解释，请看下边的三条。② 外设到xx方向的传输假设是adc到存储器的数据传输，显然adc的dma传输的源地址是adc的数据寄存器。并不是说只要dma通道传输使能后，就立即进行数据传输。只有当一次adc转化完成，adc的dma通道的传输事件有效，dma才会从adc的数据寄存器读出数据，写入目的地址。当dma在读取adc的数据寄存器时，同时使adc的dma通道传输事件无效。显然，要等到下一次adc转换完成后，才能启动再一次的数据传输。③存储器对xx的dma传输因为数据是准备好的，不像adc还需要等待数据到位。所以，不需要对应通道的事件。只要使能dma数据传输就一直传输，直到达到设定的传输量。举个例子:1.内存到内存dma传输请求一直有效2.内存到串口 dma传输请求一直有效一种解释：存储器对存储器的置位，就相当于相应通道的事件有效。对应通道的事件有效和存储器对存储器的置位，就是传输的触发位。每次传输的事件置位一次，完成一次传输。如果是由外设引发的dma传输，则传输完成后，相应传输事件会置为无效，而存储器对存储器的传输，则一次传输完成后，相应事件一直有效，直至完成设定的传输量。④外设以dma方式工作时，能否再以软件方式进行操作？有一点是肯定的，当外设以dma方式正在数据传输时，不可能再相应cpu的软件控制命令，否则这不符合逻辑。但是，倘若外设仅仅配置成dma工作方式，但是dma请求并未产生，数据传输并没有进行。此时，软件控制命令仍然能够对外设进行控制。这是笔者在串口以dma方式发送数据情形下，所得到的测试结论。三、stm32的dma软件编程1、“内存到内存”模式传输①初始化配置/** * @brief usart1 tx dma 配置，内存到内存 * @param 无 * @retval 无 */void dma_mem2mem_config(void){ dma_inittypedef dma_initstructure; /*开启dma时钟*/ rcc_ahbperiphclockcmd(rcc_ahbperiph_dma1, enable); /*设置dma源地址*/ dma_initstructure.dma_memorybaseaddr = (uint32_t)sendbuff;
/*设置dma目的地址*/ dma_initstructure.dma_peripheralbaseaddr = (uint32_t)receivebuff;
/*方向：从内存sendbuff到内存receivebuff*/ dma_initstructure.dma_dir = dma_dir_peripheraldst; /*传输大小dma_buffersize=sendbuff_size*/ dma_initstructure.dma_buffersize = sendbuff_size;
/*receivebuff地址自增*/ dma_initstructure.dma_peripheralinc = dma_peripheralinc_enable;
/*sendbuff_size地址自增*/ dma_initstructure.dma_memoryinc = dma_memoryinc_enable;
/*receivebuff数据单位*/ dma_initstructure.dma_peripheraldatasize = dma_peripheraldatasize_byte;
/*sendbuff_size数据单位*/ dma_initstructure.dma_memorydatasize = dma_memorydatasize_byte;
/*dma模式：正常模式*/ dma_initstructure.dma_mode = dma_mode_normal ;
/*优先级：中*/ dma_initstructure.dma_priority = dma_priority_medium;
/*使能内存到内存的传输 */ dma_initstructure.dma_m2m = dma_m2m_enable; /*配置dma1的4通道*/ dma_init(dma1_channel4, &dma_initstructure); /*失能dma1的4通道，一旦使能就开始传输*/ dma_cmd (dma1_channel4,disable); }②dma中断配置/* * @brief dma 中断配置 * @param 无 * @retval 无 */void dma_nvic_configuration(void){ nvic_inittypedef nvic_initstructure; /* 配置中断源 */ nvic_initstructure.nvic_irqchannel = dma1_channel4_irqn; nvic_initstructure.nvic_irqchannelpreemptionpriority = 1; nvic_initstructure.nvic_irqchannelsubpriority = 1; nvic_initstructure.nvic_irqchannelcmd = enable; nvic_init(&nvic_initstructure);
/* 配置dma发送完成后产生中断 */ dma_itconfig(dma1_channel4,dma_it_tc,enable);}③启动传输dma_cmd (dma1_channel4,enable);2、利用dma实现循环传输方法1：单次传输模式当传输结束时，触发dma中断，在中断程序中首先失能dma通道，然后修改该通道的传输数据量。最后重新使能dma通道，注意只有失能的dma通道才能成功修改传输数据量。
方法2：循环传输模式当传输结束时，硬件自动会将传输数据量寄存器进行重装，进行下一轮的数据传输。
四、再谈stm32的dma传输是否影响cpu的运行速度声明：经过笔者测试，当dma工作在内存到外设的传输和内存到内存的传输时，都不会影响cpu的运行速度。为了给这种现象一个合理的解释，笔者做以下猜测：1、s3c2440的dma传输s3c2440的sdram是外置的，并且sdram的数据线、地址线、控制线总共只有一组。假设dma传输的方向是内存到外设，当dma运作时，需要占用sdram的三类线才才能实现传输；而与此同时cpu也需要通过这三类线来访问sdram来读取程序、读写数据。显然，dma的运行与cpu的运行有交叉点，dma就会影响到cpu的运行。2、stm32的dma传输stm32与s3c2440的区别是很大的，s3c2440是微处理器，ram外置且空间很大；stm32是微控制器，ram片内集成且空间较小。此时，st公司就有可能提升dma的运作效率，使dma的工作不影响到cpu的运行。外设与外设之间的dma传输，因为与cpu的运行没有交叉点（cpu的数据流注意是在flash、内存、寄存器中传输），所以不会影响cpu的运行速度。唯一有可能影响的是外设与内存或者内存与内存之间的dma传输。倘若st公司的sram是一个双口ram，也就是同时可以由两组接口对ram进行访问，就可以很好的解决速度影响问题。倘若cpu恒定占有一组接口，而另一组接口留给dma控制器。那么当外设与内存或者内存与内存之间的dma传输时，由于不与cpu的访问sram接口冲突，所以可以解决速度影响问题。但其实偶尔还是会影响的，当cpu访问sram的空间和dma访问sram的空间相同时，sram势必会对这种情况进行仲裁，这可能会影响到cpu的访问sram的速度。其实，这种情况的概率也是很小的，所以即使影响cpu的运行速度，也不会很大。
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二、stm32的dma结构1、dma的主要特性● 12个 独立的可配置的通道dma1有7个通道，dma2 有5个通道
● 每个通道都直接连接专用的硬件dma请求，每个通道都同样支持软件发。这些功能通过软件来配置。
● 在七个请求间的优先权可以通过软件编程设置(共有四级：很高、高、中等和低)，假如在相等优先权时由硬件决定(请求0优先于请求1，依此类推) 。
● 独立的源和目标数据区的传输宽度(字节、半字、全字)，模拟打包和拆包的过程。源和目标地址必须按数据传输宽度对齐。
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● 每个通道都有3个事件标志(dma 半传输，dma传输完成和dma传输出错)，这3个事件标志逻辑或成为一个单独的中断请求。
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