本章参考资料《STM32F10X-中文参考手册》DMA控制器章节。学习本章时配合《STM32F10X-中文参考手册》DMA控制器章节一起阅读效果会更佳特别是涉及到寄存器说明的部分。1. DMA简介DMADirect Memory Access直接存储器存取是单片机的一个外设DMA这个外设可以直接访问STM32内部的存储器的包括运行内存SRAM、程序存储器Falsh和寄存器等等。DMA都有权限访问它们。DMA可以提供外设和存储器或者存储器和存储器之间的高速数据传输无须CPU干预节省了CPU的资源。不需要占用CPU 即在传输数据的时候CPU可以干其他的事情好像是多线程一样。这里外设指的是外设的数据寄存器data register比如ADC的数据寄存器、串口的数据寄存器等这里存储器指的就是运行内存SRAM和程序存储器Flash,是我们存储变量数组和程序代码的地方12个独立可配置的通道DMA17个通道DMA25个通道这里的通道可以理解为传输数据的一种管道每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发。如果DMA进行的是存储器到存储器的数据转运比如我们想把Flash里的一批数据转运到SRAM里那就需要软件触发。使用软件触发之后DMA就会一股脑地把这批数据以最快的速度全部转运完成。如果DMA进行的是外设到存储器的数据转运就不能一股脑转运了。因为外设的数据有一定时机的这时候需要用硬件触发比如转运ADC的数据那就得ADC每个通道AD转换完成后硬件触发一次DMA之后DMA再转运触发一次转运一次。另外如果使用某个外设的硬件触发源就得使用它连接的那个通道而不能任意选择通道。STM32F103C8T6DMA资源DMA17个通道存储器映像地址在这个表里无论是flash还是SRAM还是外设寄存器它们都是存储器的一种。包括外设寄存器实际上也是存储器我们前面这里说的是外设到存储器存储器到存储器。本质上其实都是存储器之间的数据转运说成外设的存储器只不过是stm32它特别指定了可以转运外设的存储器而已.ROM区存储器总共分为两大类ROM分为了三块第一块是程序存储器Flash,也就是主闪存它的用途就是存储C语言编译后的程序代码也就是下载程序的位置。运行程序一般也是从主闪存里面开始运行的。(这一块存储器STM32给它分配的地址是0x08000000。起始地址也就是第一个字节的地址是0x08000000然后剩余字节的地址依次增长每个字节都分配一个独一无二的地址就像给每个住户编门牌号一样。只有分配了独一无二的门牌号程序才能精准的访问这个存储器最终终止地址是多少呢这取决于它的容量。你之后如果在软件里看到某个数据的地址是0800开头的那你就可以确定它是属于主闪存的数据)。接着继续看下面两块系统存储器和选项字节。这两块存储器也是ROM一种掉电不丢失。实际上它们的存储介质也是flash只不过是我们一般说flash指的是主闪存flash而不指这两块区域。它们的地址都是0x1FFFF000开头的紧跟着0x20000000开头的就是RAM区。所以可以看出这两块存储器的位置是在ROM的最后面它们的用途可以看一下右边的说明。系统存储器的用途是存储boot loader用于串口下载。boot loader的程序是芯片出厂自动写入的一般也不允许我们修改。之后选项字节这个是用于存储一些独立于程序代码的配置参数它的位置是在room区的最后面。下载程序可以不刷新选项字节的内容这样选项字节的配置就可以保持不变。选项字节里存的主要是flash的读保护写保护还有看门狗等等的配置这个如果需要的话可以了解一下。RAM区然后看一下RAM区首先是运行内存SRAM分配的地址是0x20000000。用途是存储运行过程中的临时变量也就是我们在程序中定义变量数组结构体的地方。可以试一下定义一个变量再取它的地址显示出来那这个地址肯定就是0x20000000开头的。类比于电脑的话运行内存就是内存条。然后RAM区剩下的还有外设寄存器。它的地址是0x40000000外设地址是芯片厂家已经定好的不能修改的。这块区域用途是存储各个外设的配置参数也就是初始化各个外设最终所读写的东西。刚才我们说了外设寄存器也是存储器的一种它的存储介质其实也是存储器的一种只不过我们一般习惯把运行内存叫SRAM外设寄存器直接叫寄存器了。接下来最后是内核外设寄存器地址是0xE0000000。用途是存储内核各个外设的配置参数内核外设就是NVIC和systick。因为内核外设和其他外设不是一个厂家设计的。所以他们的地址也是被分开的。内核外设是0xE0000000其他外设是0x40000000。那以上这些就是stm32里的存储器和他们被安排的地址。接着我们在这个图里也看一下。在stm32中所有的存储器都被安排到了0x00000000到0xFFFFFFFF这个地址范围内。因为CPU是32位的所以寻址范围就是32位的范围。32位的寻址范围是非常大的最大可以支持4GB容量的存储器。而我们stm32的存储器都是KB级别的所以这个4GB的寻址空间会有大量的地址都是空的。算一下地址的使用率还不到1%。在这个图里有灰色填充的就是reserve的区域也就是保留区域没有使用到。0地址实际上也是没有存储器的它这里写的是别名到flash或者系统存储器取决于BOOT引脚。程序是从零地址开始运行的所以这里需要把我们想要执行的程序映射到0地址来如果映射在flash区就是从flash执行。如果映射在系统存储器区就是从系统存储器运行boot loader。如果映射到SRAM就是从SRAM启动。怎么选择由BOOT0和BOOT1两个引脚来决定这就是零地址里的别名区。接着剩下的0x08000000开始的flash区用于存储程序代码Ox1FFFF000开始的系统存储器选项字节是在room区的最后面存在什么东西刚才也都介绍过。之后0x20000000开始的是SRAM区。0x40000000开始的是外设寄存器区里面可以展开就是右边所有的外设具体到每个外设又有他们自己的起始地址比如TIM2的地址是0x40000000TIM3是0x40000400。然后外设地址里面又可以具体细分到每个寄存器的地址。寄存器里每个字节的地址最终所有字节的地址就都可以算出来了。上面这里0xE0000000开始的区域存放的就是内核里面的外设寄存器了。在这里相信你对stm32里面有哪些存储器每种存储器都对应在哪个地址区间里就应该清楚了吧。2. DMA功能框图DMA控制器独立于内核属于一个单独的外设结构比较简单从编程的角度来看我们只需掌握功能框图中的三部分内容即可 具体见 DMA框图 DMA控制器的框图。左上角这里是cortex-m3内核里面包含了CPU和内核外设等等剩下的这所有东西都可以把它看成是存储器。所以总共就是CPU和存储器两个东西。flash是主闪存SRAM是运行内存各个外设都可以看成是寄存器也是一种SRAM存储器。寄存器是一种特殊的存储器, 一方面CPU可以对寄存器进行读写就像读写运行内存一样, 另一方面寄存器的每一位背后都连接了一根导线这些导线可以用于控制外设电路的状态。比如引脚的高低电平导通和断开开关切换数据选择器。或者多位结合起来, 当做计数器数据进行器等等等。所以寄存器是连接软件和硬件的桥梁。软件读写寄存器就相当于在控制硬件的执行。回到这里既然外设就是寄存器寄存器就是存储器那使用DMA进行数据转运就都可以归为一类问题了就是从某个地址取内容再放到另一个地址去。看上图为了高效有条理的访问存储器这里设计了一个总线矩阵总线矩阵的左端是主动单元。也就是拥有存储器的访问权右边这些是被动单元它们的存储器只能被左边的主动单元读写。主动单元这里内核有DCode和系统总线可以访问右边的存储器。其中DCode总线是专门访问flash的系统总线是访问其他东西的。另外由于DMA要转移数据所以DMA也必须要有访问的主动权。那主动单元除了内核CPU剩下的就是dma总线了这里DMA1有一条DMA总线。DMA2也有一条DMA总线。下面这还有一条DMA总线这是以太网外设自己私有的DMA这个可以不用管的。在DMA1和DMA2里面可以看到DMA1有七个通道DMA2有五个通道。各个通道可以分别设置它们转运数据的原地址和目的地址这样它们就可以各自独立的工作了。接着下面这里有个仲裁器。这个是因为虽然多个通道可以独立转运数据但是最终DMA总线只有一条所以所有的通道都只能分时复用这一条DMA总线。如果产生了冲突那就会有仲裁器根据通道的优先级决定谁先用谁后用。另外在总线矩阵这里也会有个仲裁器如果DMA和CPU都要访问同一个目标那么DMA就会暂停CPU的访问以防止冲突不过总线仲裁器仍然会保证CPU得到一半的总线带宽使CPU也能正常的工作这就是仲裁器的作用。然后继续看下面这里是AHB从设备也就是DMA自身的寄存器。因为DMA作为一个外设它自己也会有相应的配置寄存器这里连接在了总线右边的AHB总线上。所以DMA既是总线矩阵的主动单元可以读写各种存储器也是AHB总线上的被动单元CPU通过这一条线路就可以对DMA进行配置了。接着继续看这里是DMA请求请求就是触发的意思这条线路右边的触发源是各个外设。这个DMA请求就是DMA的硬件触发源比如ADC转换完成串口接收到数据。需要触发DMA转运数据的时候就会通过这条线路向DMA发出硬件触发信号。之后DMA就可以执行数据转运的工作了这就是DMAdma请求的作用。到这里有关DMA的结构就讲的差不多了。其中包括用于访问各个存储器的DMA总线内部的多个通道可以进行独立的数据转运仲裁器用于调度各个通道防止产生冲突AHB从设备用于配置DMA参数DMA请求用于硬件触发DMA的数据转运这就是这个DMA的各个部分和作用。最后再额外说一个问题就是这里的flash是ROM只读存储器的一种如果通过总线直接访问flash的话无论是CPU还是DMA都是只读的只能读取数据而不能写入。如果你DMA的目的地址填写在flash的区域那转运时就会出错这个注意一下。当然flash也不是绝对的不可写入。我们可以配置这个flash接口控制器对flash进行写入这个流程就比较麻烦了要先对flash按页进行擦除再写入数据。不过这是另一个课题这里就不再讨论总之就是CPU或者DMA直接访问flash的话只可以读不可以写的然后SRAM是运行内存可以任意读写没有问题。外设寄存器得看参考手册里面的描述。有的寄存器是只读的有的寄存器是只写的不过我们主要用的是数据寄存器数据寄存器都是可以正常读写的。DMA基本结构图如果想编写代码实际去控制dma的话那这个图就是必不可少的了。刚才这个框图只是一个笼统的结构图对于dma内部的执行细节它还是没体现出来。所以我们再来分析一下上图看看dma具体是怎么工作的在这个图里这两部分就是数据转运的两大站点了左边是外设寄存器站点右边是存储器站点包括flash和SRAM。在stm32手册里所说的存储器一般是特指flash和SRAM不包含外设寄存器外设寄存器它一般直接称作外设。所以就是外设到存储器存储器到存储器这样来描述。虽然我们刚才说了寄存器也是存储器的一种。但是STM32还是使用了外设和存储器来作为区分这个注意一下描述方法的不同。那在这里可以看到dma的数据转运可以是从外设到存储器也是可以从存储器到外设具体是向左还是向右有一个方向的参数可以进行控制。另外还有一种转运方式就是存储器到存储器。比如flash到SRAM或者SRAM到SRAM这两种方式。由于flash是只读的所以dma不可以进行SRAM到flash或者flash到flash的转移操作flash只能作为源地址使用。然后我们继续看这两边的参数。既然要进行数据转运那肯定就要指定从哪里转到哪里具体怎么转呢所以外设和存储器两个站点都有三个参数第一个是起始地址有外设端的起始地址和存储器端的起始地址。这两个参数决定了数据是从哪里来到哪里去的。之后第二个参数是数据宽度。这个参数的作用是指定一次转运要按多大的数据宽度来进行它可以选择字节Byte、半字HalfWord和字word。字节就是8位也就是一次转运一个unit8_t大小的数据。半字是16位就是一次转运一个uint16_t。字是32位就是一次转运uint32_t这么大数据比如转运adc的数据adc的结果是uint16_t这么大所以这个参数就要选择半字一次转运一个unit16_t这样才对。然后第三个参数是地址是否自增这个参数的作用是指定一次转运完成后下一次转运是不是要把地址移动到下一个位置去。这就相当于是指针P。比如adc扫描模式用dma进行数据转运外设地址是ADC_DR寄存器。寄存器这边显然地址是不用指针的如果指针自增那下一次转运就跑到别的寄存器那里去了。存储器这边地址就需要指针每转运一个数据后就往后挪个坑要不然下次再转就把上次的覆盖掉了。这就是地址是否自增的作用就是指定是不是要转运一次挪个坑这个意思。这就是外设站点和存储器站点各自的三个参数了。如果要进行存储器到存储器的数据转运那我们就需要把其中一个存储器的地址放在外设的这个站点。这样就能进行存储器到存储器的转运了只要你在外设起始地址里写flash或者SRAM的地址。那它就会去flash或SRAM找数据。这个站点虽然叫外设存储器但是它就只是个名字而已并不是说这个地址只能写寄存器的地址。如果写flash的地址那它就会去flash里找写SRAM它就会去SRAM里找这个没有限制。甚至你可以在外设站点写存储器的地址存储器站点写外设的地址然后方向参数给反过来这样也是可以的。只是公司给它起来这样的名字而已所以我这里就按照它的名字来做的PPT你也可以把它叫做站点A、站点B。从a到b或者从b到a转移数据不必拘泥于它写的外设站点存储器站点儿这个名字的。接着往下面看这里有个东西叫做传输计数器。这个东西就是用来指定总共需要转运几次的。这个传输计数器是一个自减计数器比如你给它写一个5那dma就只能进行五次数据转运。转运过程中每转运一次计数器的数就会减一当传输计数器减到零之后DMA就不会再进行数据转运了。另外它减到零之后之前自增的地址也会恢复到起始地址的位置以方便之后dma开始新一轮的转换。在传输计数器的右边有一个自动重装器自动重装器的作用就是传输计数器减到零之后是否要自动恢复到最初的值。比如最初传输计数器给5如果不使用自动重装器那转运5次后dma就结束了。如果使用自动重装器那转运5次计数器减到零后就会立即重装到初始值5这个就是自动重装器。自动重装器决定了转运的模式如果不重装就是正常的单次模式如果重装就是循环模式。软件上就是设定单次模式还是循环模式决定是否自动重装。比如如果你想转运一个数组那一般就是单次模式转运一轮就结束了如果是adc扫描模式加连续转换。那为了配合adc dma也需要使用循环模式。所以这个循环模式和adc的连续模式差不多都是指定一轮工作完成后是不是立即开始下一轮工作。然后继续往下看这一块就是dma的触发控制了。触发就是决定dma需要在什么时机进行转运的。触发源由硬件触发和软件触发具体选择哪个由M2M这个参数决定。M2M就是memory to memory存储器到存储器的意思。当我们给M2M为1时dma就会选择软件触发。这个软件触发并不是调用某个函数一次触发一次。软件触发的执行逻辑是以最快的速度连续不断的触发dma争取早日把传输计数器清零完成这一轮的转换。这里的软件触发和我们之前外部中断和adc的软件触发可能不太一样你可以把它理解成连续触发。软件触发和循环模式不能同时用因为软件触发就是想把传输计数器清零循环模式是清零后自动重装如果同时用的话那就停不下来了这就是软件触发。软件触发一般适用于存储器到存储器的转运因为存储器到存储器的转运是软件启动不需要时机并且想尽快完成的任务所以上面这里M2M位给1就是软件触发就是应用在存储器到存储器转运的情况。当M2M位给0那就是使用硬件触发了硬件触发源可以选择adc、串口、定时器等等。使用硬件触发的转运一般都是与外设有关的转运这些转运需要一定的时机比如adc转换完成、串口收到数据、定时时间到等等。所以需要使用硬件触发在硬件达到这些时机时传一个信号过来来触发dma进行转运这就是硬件触发。最后就是开关控制了也就是DMA_cmd函数当给dma使能后dma就准备就绪可以进行转运了。dma进行转运有几个条件:第一就是开关控制DMA_cmd必须使能。第二就是传输计数器必须大于零。第三就是触发源必须有触发信号。触发一次转运一次传输计数器自减一次。当传输计数器等于零且没有自动重装时这时无论是否触发dma都不会再进行转运了此时就需要DMA_cmd给disable关闭dma再为传输计数器写一个大于0的数再DMA_cmd给ENABLE开启dma, dma才能继续工作。注意一下写传输计数器时必须要先关闭dma再进行不能在dma开启时写传输计数器这是手册里的规定。到这里dma的基本结构就介绍完了。DMA的细节问题DMA请求接下来我们再看几个细节的问题第一个是dma请求。这张图表示的就是我们上面这里的这部分结构dma触发的部分。我们来看一下这张图是dma 1的请求映像右边是dma的七个通道每个通道都有一个数据选择器可以选择硬件触发或软件触发。这里画的图我觉得可能不太好理解。你看把EN位画在了数据选择器的侧边一般数据选择器的侧边是输入选择控制位。难道这里的意思是EN给1选择硬件触发EN给0选择软件触发吗那显然不对。而且它左边这里写的是软件触发MEM2MEM难道MEM位是软件触发吗这个也不太好理解哈。所以这个图我重新给它布了个局就是上面我这里画的这样M2M位是数据选择器的控制位用于选择是硬件触发还是软件触发。EN位是开关控制EN0时不工作EN1时工作这样就好理解一些了。那这里它这样画的意思应该是EN位并不是数据选择器的控制位而是决定这个数据选择器要不要工作EN0数据选择器不工作EN1数据选择器工作。然后软件触发后面跟个M2M位的意思应该是当M2M1时选择软件触发。这样理解的话就跟我这个图里是一个意思了。然后继续看左边的硬件触发源。这里是外设请求信号可以看到每个通道的硬件触发源都是不同的。如果你需要用ADC1来触发的话那就必须选择通道1如果需要定时器2的更新事件来触发的话那就必须选择通道2剩下的也是同理。因为每个通道的硬件触发源都不同所以如果你想使用某个硬件触发源的话就必须使用它所在的通道这就是硬件触发的注意事项而如果使用软件触发的话那通道就可以任意选择了。因为每个通道的软件触发都是一样的所以在PPT的前面写的是每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发。这就是特定的意思选择硬件触发是要看通道的。这里通道1的硬件触发是ADC1、定时器2的通道3和定时器4的通道1。到底是选择哪个触发源呢看对应的外设是否开启了dma输出来决定的比如你要使用ADC1那会有个库函数叫ADC_DMACmd。必须使用这个库函数开启ADC1的这一路输出它才有效。如果想选择定时器2的通道3那也会有个TIM_DMACmd函数用来进行dma输出控制。这三个触发源具体使用哪个取决于你把哪个外设的dma输出开启了如果三个都开启了那这边是一个或门理论上三个硬件都可以进行触发不过一般情况下我们都是开启其中一个。之后这7个触发源进入到仲裁器进行优先级判断最终产生内部的DMA请求。这个优先级的判断类似于中断的优先级默认优先级是通道号越小优先级越高当然也可以在程序中配置优先级这个其实影响并不是很大大家了解一下就行了。之后我们再看一个细节问题。就是数据宽度与对齐。这里有个表这个表是用来说明什么问题的呢我们可以看一下前面这里。这里数据转运的两个站点都有一个数据宽度的参数如果数据宽度都一样那就是正常的一个个转运。如果数据宽度不一样那会怎么处理呢这个表就是来说明这个问题的。这里第一列是原端宽度第二列是目标宽度第三列是传输数目。当远端和目标都是8位时。转运第一步在源端的0位置读数据B0。在目标的0位置写数据B0。就是把这个B0从左边挪到右边。之后的步骤就是把B1从左边挪到右边接着B2、B3这是源端和目标都是8位的情况。接着继续源端是8位目标是16位那它的操作就是在原端读B0。在目标写00B0。之后读B1写00B1等等。意思是如果目标的数据宽度比源端的数据宽度大那就在目标数据前面多出来的空位补零。之后8位转运到32位也是一样的处理哈前面空出来的都补零。然后下面当目标数据宽度比源端数据宽度小时比如由16位转到8位去。现象就是读b1b0只写入b0读b3b2只写入b2也就是把多出来的高位舍弃掉。之后的各种情况啊也都是类似的操作。总结这个表的意思就是如果你把小的数据转到大的里面去高位就会补零如果把大的数据转到小的里面去高位就会舍弃掉。那最后我们再来看两个例子看看在这些实际的任务下dma是如何工作的。第一个例子就是数据转运DMA第二个例子是扫描模式DMA。这两个例子和我们演示的两个程序是对应的。看一下第一个例子这个例子的任务是将SRAM里的数组DataA转运到另一个数组dataB中。这个基本结构里的各个参数该如何配置首先是外设站点和存储器站点的起始地址数据宽度地址是否自增这三个参数。那在这个任务里外设地址显然应该填数组的首地址。存储器地址给dataB数组的时候地址。然后数据宽度两个数组的类型都是uint8_t所以数据宽度都是按8位的字节传输。之后地址是否自增可以看到我们想要的效果是DataA[0]转到DataB[0]DataA[1]转到DataB[1]等等。两个数组的位置一一对应。所以转运完DataA[0]和DataB[0]之后两个站点的地址都应该自增都移动到下一个数据的位置。继续转运DataA[1]和DataB[1]这样来进行。如果你左边不自增右边自增效果就是这样的。转运完成后DataA的所有数据都会等于DataA[0]。如果左边自增右边不自增那效果就是这样的。转运完成后DataB[0]等于DataA的最后一个数。DataB其他的数不变。如果左右都不自增那就一直是DataA[0]转到DataB[0]。其他的数据不变。这就是地址是否自真的效果。之后这里的方向参数那显然就是外设站点转运到存储器站点了。如果你想把DataB的数据转运到DataA那可以把方向参数换过来这样就是反向转运了。然后是传输计数器及自动重装器在这里显然要转运7次所以传输计数器给7自动重装暂时不需要。之后触发选择部分。这里我们要使用软件触发因为这是存储器到存储器的数据转运是不需要等待硬件时机的尽快转运完成就行了。那最后调用DMA_cmd给DMA使能这样数据就会从DataA转运到DataB了。转运7次之后传输计数器自检到0 dma停止转运完成。这里的数据转运是一种复制转运转运完成后DataA的数据并不会消失这个过程相当于是把DataA的数据复制到了DataB的位置。这就是第一个任务存储器到存储器的数据转运。接着看第二个任务adc扫描模式加dma。左边是ADC扫描模式的执行流程在这里有7个通道。触发一次后7个通道依次进行AD转换然后转换结果都放到ADC_DR数据寄存器里面。那我们要做的就是在每个单独的通道转换完成后进行一次数据转运并且目的地址进行自增。这样数据就不会被覆盖了。所以在这里的配置就是外设地址写入ADC_DR这个寄存器的地址。存储器的地址可以在SRAM中定义一个数组ADValue。然后把ADValue的地址当做存储器的地址。之后数据宽度因为ADC_DR和SRAM数组我们要的都是unit16_t的数据。所以数据宽度都是16位的半字传输。之后是地址是否自增那从这个图里。显然是外设地址不自增存储器地址自增。传输方向是外设站点到存储器站点。传输计数器这里通道有七个所以计数七次计数器是否自动重装这里可以看ADC的配置。ADC如果是单次扫描那DMA的传输计数器可以不自动重装转换一轮就停止。如果ADC是连续扫描那DMA就可以使用自动重装。在ADC启动下一轮转换的时候DMA也启动下一轮的转运。ADC和DMA同步工作。最后是触发选择这里。ADC_DR的值是在ADC单个通道转换完成后才会有效所以DMA转运的时机需要和ADC单个通道转换完成同步所以DMA的触发要选择ADC的硬件触发。最后硬件触发这里要说明一下。我们上一节说了扫描模式在每个单独的通道转换完成后没有任何标志位也不会触发中断。所以我们程序不太好判断某一个通道转换完成的时机是什么时候。但是根据我的研究虽然单个通道转换完成后不产生任何标志位和中断但是它应该会产生DMA请求去触发DMA转运。这部分内容手册里并没有详细描述根据我实际实验单个通道的dma请求肯定是有的要不然这个实验就做不成了。这些就是ADC扫描模式和DMA配合使用的流程。一般来说DMA最常见的用途就是配合ADC的扫描模式。因为ADC扫描模式有个数据覆盖的特征或者可以说这个数据覆盖的问题是ADC固有的缺陷。这个缺陷使得ADC和DMA成了最常见的伙伴。ADC对DMA的需求是非常强烈的。像其他的一些外设使用DMA可以提高效率是锦上添花的操作但是不使用也是可以的顶多是损失一些性能。但是这个ADC的扫描模式如果不使用DMA功能都会受到很大的限制。所以ADC和DMA的结合最为常见。2.1. DMA请求选择哪个DMA通道如果外设要想通过DMA来传输数据必须先给DMA控制器发送DMA请求DMA收到请求信号之后DMA控制器DMA1和DMA2会给外设一个应答信号。 当外设应答后且DMA控制器收到应答信号之后就会启动DMA的传输直到传输完毕。DMA有DMA1和DMA2两个控制器DMA1有7个通道DMA2有5个通道。不同的外设请求对应着不同的DMA控制器的通道 这决定了我们在软件编程上该怎么设置具体见DMA请求映像表。其中ADC3、SDIO和TIM8的DMA请求只在大容量产品中存在这个在具体项目时要注意。2.2. 通道DMA具有12个独立可编程的通道其中DMA1有7个通道DMA2有5个通道每个通道对应不同的外设的DMA请求。虽然每个通道可以接收多个外设的请求但是同一时间只能接收一个不能同时接收多个。2.3. 仲裁器当发生多个DMA通道请求时就意味着有先后响应处理的顺序问题这个就由仲裁器也管理。仲裁器管理DMA通道请求分为两个阶段。第一阶段属于软件阶段可以在DMA_CCRx寄存器中设置有4个等级非常高、高、中和低四个优先级。第二阶段属于硬件阶段 如果两个或以上的DMA通道请求设置的优先级一样则他们优先级取决于通道编号编号越低优先权越高比如通道0高于通道1。在大容量产品和互联型产品中 DMA1控制器拥有高于DMA2控制器的优先级。3. DMA数据配置使用DMA最核心就是配置要传输的数据包括数据从哪里来要到哪里去传输的数据的单位是什么要传多少数据是一次传输还是循环传输等等。3.1. 从哪里来到哪里去我们知道DMA传输数据的方向有三个从外设到存储器从存储器到外设从存储器到存储器。具体的方向DMA_CCR位[4] DIR配置0表示从外设到存储器1表示从存储器到外设。 这里面涉及到的外设地址由DMA_CPAR配置存储器地址由DMA_CMAR配置。外设到存储器当我们使用从外设到存储器传输时以ADC采集为例DMA外设寄存器的地址对应的就是ADC数据寄存器的地址 DMA存储器的地址就是我们自定义的变量用来接收存储AD采集的数据的地址。方向我们设置外设为源地址。存储器到外设当我们使用从存储器到外设传输时以串口向电脑端发送数据为例。DMA外设寄存器的地址对应的就是串口发送数据寄存器的地址 DMA存储器的地址就是我们自定义的变量相当于一个缓冲区用来存储通过串口发送到电脑的数据的地址。方向我们设置外设为目标地址。将内存中的数据发到串口助手工具DMA只需传送数据到开发板的串口发送数据引脚开发板串口再发给串口助手工具通过硬件自动实现。存储器到存储器(这种也属于外设到存储器)当我们使用从存储器到存储器传输时以内部FLASH向内部SRAM复制数据为例。 DMA外设寄存器的地址对应的就是内部FLASH我们这里把内部FALSH当作一个外设来看的地址 DMA存储器的地址就是我们自定义的变量相当于一个缓冲区用来存储来自内部FLASH的数据的地址。 方向我们设置外设即内部FLASH为源地址。跟上面两个不一样的是这里需要把DMA_CCR位[14] MEM2MEM存储器到存储器模式配置为1启动M2M模式。3.2. 要传多少单位是什么当我们配置好数据要从哪里来到哪里去之后我们还需要知道我们要传输的数据是多少数据的单位是什么。以串口向电脑发送数据为例我们可以一次性给电脑发送很多数据具体多少由DMA_CNDTR配置 这是一个32位的寄存器一次最多只能传输65535个数据。要想数据传输正确源和目标地址存储的数据宽度还必须一致串口数据寄存器是8位的 所以我们定义的要发送的数据也必须是8位。外设的数据宽度由DMA_CCR的PSIZE[1:0]配置 可以是8/16/32位存储器的数据宽度由DMA_CCR的MSIZE[1:0]配置可以是8/16/32位。在DMA控制器的控制下数据要想有条不紊的从一个地方搬到另外一个地方还必须正确设置两边数据指针的增量模式。 外设的地址指针由DMA_CCRx的PINC配置存储器的地址指针由MINC配置。以串口向电脑发送数据为例要发送的数据很多 每发送完一个那么存储器的地址指针就应该加1而串口数据寄存器只有一个 那么外设的地址指针就固定不变。具体的数据指针的增量模式由实际情况决定。3.3. 什么时候传输完成数据什么时候传输完成我们可以通过查询标志位或者通过中断的方式来鉴别。每个DMA通道在DMA传输过半、 传输完成和传输错误时都会有相应的标志位。如果使能了该类型的中断后则会产生中断。有关各个标志位的详细描述请参考DMA中断状态寄存器DMA_ISR的详细描述。传输完成还分两种模式是一次传输还是循环传输。一次传输很好理解即是传输一次之后就停止要想再传输的话 必须关断DMA使能后再重新配置后才能继续传输。循环传输则是一次传输完成之后又恢复第一次传输时的配置循环传输 不断的重复。具体的由DMA_CCR寄存器的CIRC循环模式位控制。 STM32--DMA直接存储区访问
本章参考资料《STM32F10X-中文参考手册》DMA控制器章节。学习本章时配合《STM32F10X-中文参考手册》DMA控制器章节一起阅读效果会更佳特别是涉及到寄存器说明的部分。1. DMA简介DMADirect Memory Access直接存储器存取是单片机的一个外设DMA这个外设可以直接访问STM32内部的存储器的包括运行内存SRAM、程序存储器Falsh和寄存器等等。DMA都有权限访问它们。DMA可以提供外设和存储器或者存储器和存储器之间的高速数据传输无须CPU干预节省了CPU的资源。不需要占用CPU 即在传输数据的时候CPU可以干其他的事情好像是多线程一样。这里外设指的是外设的数据寄存器data register比如ADC的数据寄存器、串口的数据寄存器等这里存储器指的就是运行内存SRAM和程序存储器Flash,是我们存储变量数组和程序代码的地方12个独立可配置的通道DMA17个通道DMA25个通道这里的通道可以理解为传输数据的一种管道每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发。如果DMA进行的是存储器到存储器的数据转运比如我们想把Flash里的一批数据转运到SRAM里那就需要软件触发。使用软件触发之后DMA就会一股脑地把这批数据以最快的速度全部转运完成。如果DMA进行的是外设到存储器的数据转运就不能一股脑转运了。因为外设的数据有一定时机的这时候需要用硬件触发比如转运ADC的数据那就得ADC每个通道AD转换完成后硬件触发一次DMA之后DMA再转运触发一次转运一次。另外如果使用某个外设的硬件触发源就得使用它连接的那个通道而不能任意选择通道。STM32F103C8T6DMA资源DMA17个通道存储器映像地址在这个表里无论是flash还是SRAM还是外设寄存器它们都是存储器的一种。包括外设寄存器实际上也是存储器我们前面这里说的是外设到存储器存储器到存储器。本质上其实都是存储器之间的数据转运说成外设的存储器只不过是stm32它特别指定了可以转运外设的存储器而已.ROM区存储器总共分为两大类ROM分为了三块第一块是程序存储器Flash,也就是主闪存它的用途就是存储C语言编译后的程序代码也就是下载程序的位置。运行程序一般也是从主闪存里面开始运行的。(这一块存储器STM32给它分配的地址是0x08000000。起始地址也就是第一个字节的地址是0x08000000然后剩余字节的地址依次增长每个字节都分配一个独一无二的地址就像给每个住户编门牌号一样。只有分配了独一无二的门牌号程序才能精准的访问这个存储器最终终止地址是多少呢这取决于它的容量。你之后如果在软件里看到某个数据的地址是0800开头的那你就可以确定它是属于主闪存的数据)。接着继续看下面两块系统存储器和选项字节。这两块存储器也是ROM一种掉电不丢失。实际上它们的存储介质也是flash只不过是我们一般说flash指的是主闪存flash而不指这两块区域。它们的地址都是0x1FFFF000开头的紧跟着0x20000000开头的就是RAM区。所以可以看出这两块存储器的位置是在ROM的最后面它们的用途可以看一下右边的说明。系统存储器的用途是存储boot loader用于串口下载。boot loader的程序是芯片出厂自动写入的一般也不允许我们修改。之后选项字节这个是用于存储一些独立于程序代码的配置参数它的位置是在room区的最后面。下载程序可以不刷新选项字节的内容这样选项字节的配置就可以保持不变。选项字节里存的主要是flash的读保护写保护还有看门狗等等的配置这个如果需要的话可以了解一下。RAM区然后看一下RAM区首先是运行内存SRAM分配的地址是0x20000000。用途是存储运行过程中的临时变量也就是我们在程序中定义变量数组结构体的地方。可以试一下定义一个变量再取它的地址显示出来那这个地址肯定就是0x20000000开头的。类比于电脑的话运行内存就是内存条。然后RAM区剩下的还有外设寄存器。它的地址是0x40000000外设地址是芯片厂家已经定好的不能修改的。这块区域用途是存储各个外设的配置参数也就是初始化各个外设最终所读写的东西。刚才我们说了外设寄存器也是存储器的一种它的存储介质其实也是存储器的一种只不过我们一般习惯把运行内存叫SRAM外设寄存器直接叫寄存器了。接下来最后是内核外设寄存器地址是0xE0000000。用途是存储内核各个外设的配置参数内核外设就是NVIC和systick。因为内核外设和其他外设不是一个厂家设计的。所以他们的地址也是被分开的。内核外设是0xE0000000其他外设是0x40000000。那以上这些就是stm32里的存储器和他们被安排的地址。接着我们在这个图里也看一下。在stm32中所有的存储器都被安排到了0x00000000到0xFFFFFFFF这个地址范围内。因为CPU是32位的所以寻址范围就是32位的范围。32位的寻址范围是非常大的最大可以支持4GB容量的存储器。而我们stm32的存储器都是KB级别的所以这个4GB的寻址空间会有大量的地址都是空的。算一下地址的使用率还不到1%。在这个图里有灰色填充的就是reserve的区域也就是保留区域没有使用到。0地址实际上也是没有存储器的它这里写的是别名到flash或者系统存储器取决于BOOT引脚。程序是从零地址开始运行的所以这里需要把我们想要执行的程序映射到0地址来如果映射在flash区就是从flash执行。如果映射在系统存储器区就是从系统存储器运行boot loader。如果映射到SRAM就是从SRAM启动。怎么选择由BOOT0和BOOT1两个引脚来决定这就是零地址里的别名区。接着剩下的0x08000000开始的flash区用于存储程序代码Ox1FFFF000开始的系统存储器选项字节是在room区的最后面存在什么东西刚才也都介绍过。之后0x20000000开始的是SRAM区。0x40000000开始的是外设寄存器区里面可以展开就是右边所有的外设具体到每个外设又有他们自己的起始地址比如TIM2的地址是0x40000000TIM3是0x40000400。然后外设地址里面又可以具体细分到每个寄存器的地址。寄存器里每个字节的地址最终所有字节的地址就都可以算出来了。上面这里0xE0000000开始的区域存放的就是内核里面的外设寄存器了。在这里相信你对stm32里面有哪些存储器每种存储器都对应在哪个地址区间里就应该清楚了吧。2. DMA功能框图DMA控制器独立于内核属于一个单独的外设结构比较简单从编程的角度来看我们只需掌握功能框图中的三部分内容即可 具体见 DMA框图 DMA控制器的框图。左上角这里是cortex-m3内核里面包含了CPU和内核外设等等剩下的这所有东西都可以把它看成是存储器。所以总共就是CPU和存储器两个东西。flash是主闪存SRAM是运行内存各个外设都可以看成是寄存器也是一种SRAM存储器。寄存器是一种特殊的存储器, 一方面CPU可以对寄存器进行读写就像读写运行内存一样, 另一方面寄存器的每一位背后都连接了一根导线这些导线可以用于控制外设电路的状态。比如引脚的高低电平导通和断开开关切换数据选择器。或者多位结合起来, 当做计数器数据进行器等等等。所以寄存器是连接软件和硬件的桥梁。软件读写寄存器就相当于在控制硬件的执行。回到这里既然外设就是寄存器寄存器就是存储器那使用DMA进行数据转运就都可以归为一类问题了就是从某个地址取内容再放到另一个地址去。看上图为了高效有条理的访问存储器这里设计了一个总线矩阵总线矩阵的左端是主动单元。也就是拥有存储器的访问权右边这些是被动单元它们的存储器只能被左边的主动单元读写。主动单元这里内核有DCode和系统总线可以访问右边的存储器。其中DCode总线是专门访问flash的系统总线是访问其他东西的。另外由于DMA要转移数据所以DMA也必须要有访问的主动权。那主动单元除了内核CPU剩下的就是dma总线了这里DMA1有一条DMA总线。DMA2也有一条DMA总线。下面这还有一条DMA总线这是以太网外设自己私有的DMA这个可以不用管的。在DMA1和DMA2里面可以看到DMA1有七个通道DMA2有五个通道。各个通道可以分别设置它们转运数据的原地址和目的地址这样它们就可以各自独立的工作了。接着下面这里有个仲裁器。这个是因为虽然多个通道可以独立转运数据但是最终DMA总线只有一条所以所有的通道都只能分时复用这一条DMA总线。如果产生了冲突那就会有仲裁器根据通道的优先级决定谁先用谁后用。另外在总线矩阵这里也会有个仲裁器如果DMA和CPU都要访问同一个目标那么DMA就会暂停CPU的访问以防止冲突不过总线仲裁器仍然会保证CPU得到一半的总线带宽使CPU也能正常的工作这就是仲裁器的作用。然后继续看下面这里是AHB从设备也就是DMA自身的寄存器。因为DMA作为一个外设它自己也会有相应的配置寄存器这里连接在了总线右边的AHB总线上。所以DMA既是总线矩阵的主动单元可以读写各种存储器也是AHB总线上的被动单元CPU通过这一条线路就可以对DMA进行配置了。接着继续看这里是DMA请求请求就是触发的意思这条线路右边的触发源是各个外设。这个DMA请求就是DMA的硬件触发源比如ADC转换完成串口接收到数据。需要触发DMA转运数据的时候就会通过这条线路向DMA发出硬件触发信号。之后DMA就可以执行数据转运的工作了这就是DMAdma请求的作用。到这里有关DMA的结构就讲的差不多了。其中包括用于访问各个存储器的DMA总线内部的多个通道可以进行独立的数据转运仲裁器用于调度各个通道防止产生冲突AHB从设备用于配置DMA参数DMA请求用于硬件触发DMA的数据转运这就是这个DMA的各个部分和作用。最后再额外说一个问题就是这里的flash是ROM只读存储器的一种如果通过总线直接访问flash的话无论是CPU还是DMA都是只读的只能读取数据而不能写入。如果你DMA的目的地址填写在flash的区域那转运时就会出错这个注意一下。当然flash也不是绝对的不可写入。我们可以配置这个flash接口控制器对flash进行写入这个流程就比较麻烦了要先对flash按页进行擦除再写入数据。不过这是另一个课题这里就不再讨论总之就是CPU或者DMA直接访问flash的话只可以读不可以写的然后SRAM是运行内存可以任意读写没有问题。外设寄存器得看参考手册里面的描述。有的寄存器是只读的有的寄存器是只写的不过我们主要用的是数据寄存器数据寄存器都是可以正常读写的。DMA基本结构图如果想编写代码实际去控制dma的话那这个图就是必不可少的了。刚才这个框图只是一个笼统的结构图对于dma内部的执行细节它还是没体现出来。所以我们再来分析一下上图看看dma具体是怎么工作的在这个图里这两部分就是数据转运的两大站点了左边是外设寄存器站点右边是存储器站点包括flash和SRAM。在stm32手册里所说的存储器一般是特指flash和SRAM不包含外设寄存器外设寄存器它一般直接称作外设。所以就是外设到存储器存储器到存储器这样来描述。虽然我们刚才说了寄存器也是存储器的一种。但是STM32还是使用了外设和存储器来作为区分这个注意一下描述方法的不同。那在这里可以看到dma的数据转运可以是从外设到存储器也是可以从存储器到外设具体是向左还是向右有一个方向的参数可以进行控制。另外还有一种转运方式就是存储器到存储器。比如flash到SRAM或者SRAM到SRAM这两种方式。由于flash是只读的所以dma不可以进行SRAM到flash或者flash到flash的转移操作flash只能作为源地址使用。然后我们继续看这两边的参数。既然要进行数据转运那肯定就要指定从哪里转到哪里具体怎么转呢所以外设和存储器两个站点都有三个参数第一个是起始地址有外设端的起始地址和存储器端的起始地址。这两个参数决定了数据是从哪里来到哪里去的。之后第二个参数是数据宽度。这个参数的作用是指定一次转运要按多大的数据宽度来进行它可以选择字节Byte、半字HalfWord和字word。字节就是8位也就是一次转运一个unit8_t大小的数据。半字是16位就是一次转运一个uint16_t。字是32位就是一次转运uint32_t这么大数据比如转运adc的数据adc的结果是uint16_t这么大所以这个参数就要选择半字一次转运一个unit16_t这样才对。然后第三个参数是地址是否自增这个参数的作用是指定一次转运完成后下一次转运是不是要把地址移动到下一个位置去。这就相当于是指针P。比如adc扫描模式用dma进行数据转运外设地址是ADC_DR寄存器。寄存器这边显然地址是不用指针的如果指针自增那下一次转运就跑到别的寄存器那里去了。存储器这边地址就需要指针每转运一个数据后就往后挪个坑要不然下次再转就把上次的覆盖掉了。这就是地址是否自增的作用就是指定是不是要转运一次挪个坑这个意思。这就是外设站点和存储器站点各自的三个参数了。如果要进行存储器到存储器的数据转运那我们就需要把其中一个存储器的地址放在外设的这个站点。这样就能进行存储器到存储器的转运了只要你在外设起始地址里写flash或者SRAM的地址。那它就会去flash或SRAM找数据。这个站点虽然叫外设存储器但是它就只是个名字而已并不是说这个地址只能写寄存器的地址。如果写flash的地址那它就会去flash里找写SRAM它就会去SRAM里找这个没有限制。甚至你可以在外设站点写存储器的地址存储器站点写外设的地址然后方向参数给反过来这样也是可以的。只是公司给它起来这样的名字而已所以我这里就按照它的名字来做的PPT你也可以把它叫做站点A、站点B。从a到b或者从b到a转移数据不必拘泥于它写的外设站点存储器站点儿这个名字的。接着往下面看这里有个东西叫做传输计数器。这个东西就是用来指定总共需要转运几次的。这个传输计数器是一个自减计数器比如你给它写一个5那dma就只能进行五次数据转运。转运过程中每转运一次计数器的数就会减一当传输计数器减到零之后DMA就不会再进行数据转运了。另外它减到零之后之前自增的地址也会恢复到起始地址的位置以方便之后dma开始新一轮的转换。在传输计数器的右边有一个自动重装器自动重装器的作用就是传输计数器减到零之后是否要自动恢复到最初的值。比如最初传输计数器给5如果不使用自动重装器那转运5次后dma就结束了。如果使用自动重装器那转运5次计数器减到零后就会立即重装到初始值5这个就是自动重装器。自动重装器决定了转运的模式如果不重装就是正常的单次模式如果重装就是循环模式。软件上就是设定单次模式还是循环模式决定是否自动重装。比如如果你想转运一个数组那一般就是单次模式转运一轮就结束了如果是adc扫描模式加连续转换。那为了配合adc dma也需要使用循环模式。所以这个循环模式和adc的连续模式差不多都是指定一轮工作完成后是不是立即开始下一轮工作。然后继续往下看这一块就是dma的触发控制了。触发就是决定dma需要在什么时机进行转运的。触发源由硬件触发和软件触发具体选择哪个由M2M这个参数决定。M2M就是memory to memory存储器到存储器的意思。当我们给M2M为1时dma就会选择软件触发。这个软件触发并不是调用某个函数一次触发一次。软件触发的执行逻辑是以最快的速度连续不断的触发dma争取早日把传输计数器清零完成这一轮的转换。这里的软件触发和我们之前外部中断和adc的软件触发可能不太一样你可以把它理解成连续触发。软件触发和循环模式不能同时用因为软件触发就是想把传输计数器清零循环模式是清零后自动重装如果同时用的话那就停不下来了这就是软件触发。软件触发一般适用于存储器到存储器的转运因为存储器到存储器的转运是软件启动不需要时机并且想尽快完成的任务所以上面这里M2M位给1就是软件触发就是应用在存储器到存储器转运的情况。当M2M位给0那就是使用硬件触发了硬件触发源可以选择adc、串口、定时器等等。使用硬件触发的转运一般都是与外设有关的转运这些转运需要一定的时机比如adc转换完成、串口收到数据、定时时间到等等。所以需要使用硬件触发在硬件达到这些时机时传一个信号过来来触发dma进行转运这就是硬件触发。最后就是开关控制了也就是DMA_cmd函数当给dma使能后dma就准备就绪可以进行转运了。dma进行转运有几个条件:第一就是开关控制DMA_cmd必须使能。第二就是传输计数器必须大于零。第三就是触发源必须有触发信号。触发一次转运一次传输计数器自减一次。当传输计数器等于零且没有自动重装时这时无论是否触发dma都不会再进行转运了此时就需要DMA_cmd给disable关闭dma再为传输计数器写一个大于0的数再DMA_cmd给ENABLE开启dma, dma才能继续工作。注意一下写传输计数器时必须要先关闭dma再进行不能在dma开启时写传输计数器这是手册里的规定。到这里dma的基本结构就介绍完了。DMA的细节问题DMA请求接下来我们再看几个细节的问题第一个是dma请求。这张图表示的就是我们上面这里的这部分结构dma触发的部分。我们来看一下这张图是dma 1的请求映像右边是dma的七个通道每个通道都有一个数据选择器可以选择硬件触发或软件触发。这里画的图我觉得可能不太好理解。你看把EN位画在了数据选择器的侧边一般数据选择器的侧边是输入选择控制位。难道这里的意思是EN给1选择硬件触发EN给0选择软件触发吗那显然不对。而且它左边这里写的是软件触发MEM2MEM难道MEM位是软件触发吗这个也不太好理解哈。所以这个图我重新给它布了个局就是上面我这里画的这样M2M位是数据选择器的控制位用于选择是硬件触发还是软件触发。EN位是开关控制EN0时不工作EN1时工作这样就好理解一些了。那这里它这样画的意思应该是EN位并不是数据选择器的控制位而是决定这个数据选择器要不要工作EN0数据选择器不工作EN1数据选择器工作。然后软件触发后面跟个M2M位的意思应该是当M2M1时选择软件触发。这样理解的话就跟我这个图里是一个意思了。然后继续看左边的硬件触发源。这里是外设请求信号可以看到每个通道的硬件触发源都是不同的。如果你需要用ADC1来触发的话那就必须选择通道1如果需要定时器2的更新事件来触发的话那就必须选择通道2剩下的也是同理。因为每个通道的硬件触发源都不同所以如果你想使用某个硬件触发源的话就必须使用它所在的通道这就是硬件触发的注意事项而如果使用软件触发的话那通道就可以任意选择了。因为每个通道的软件触发都是一样的所以在PPT的前面写的是每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发。这就是特定的意思选择硬件触发是要看通道的。这里通道1的硬件触发是ADC1、定时器2的通道3和定时器4的通道1。到底是选择哪个触发源呢看对应的外设是否开启了dma输出来决定的比如你要使用ADC1那会有个库函数叫ADC_DMACmd。必须使用这个库函数开启ADC1的这一路输出它才有效。如果想选择定时器2的通道3那也会有个TIM_DMACmd函数用来进行dma输出控制。这三个触发源具体使用哪个取决于你把哪个外设的dma输出开启了如果三个都开启了那这边是一个或门理论上三个硬件都可以进行触发不过一般情况下我们都是开启其中一个。之后这7个触发源进入到仲裁器进行优先级判断最终产生内部的DMA请求。这个优先级的判断类似于中断的优先级默认优先级是通道号越小优先级越高当然也可以在程序中配置优先级这个其实影响并不是很大大家了解一下就行了。之后我们再看一个细节问题。就是数据宽度与对齐。这里有个表这个表是用来说明什么问题的呢我们可以看一下前面这里。这里数据转运的两个站点都有一个数据宽度的参数如果数据宽度都一样那就是正常的一个个转运。如果数据宽度不一样那会怎么处理呢这个表就是来说明这个问题的。这里第一列是原端宽度第二列是目标宽度第三列是传输数目。当远端和目标都是8位时。转运第一步在源端的0位置读数据B0。在目标的0位置写数据B0。就是把这个B0从左边挪到右边。之后的步骤就是把B1从左边挪到右边接着B2、B3这是源端和目标都是8位的情况。接着继续源端是8位目标是16位那它的操作就是在原端读B0。在目标写00B0。之后读B1写00B1等等。意思是如果目标的数据宽度比源端的数据宽度大那就在目标数据前面多出来的空位补零。之后8位转运到32位也是一样的处理哈前面空出来的都补零。然后下面当目标数据宽度比源端数据宽度小时比如由16位转到8位去。现象就是读b1b0只写入b0读b3b2只写入b2也就是把多出来的高位舍弃掉。之后的各种情况啊也都是类似的操作。总结这个表的意思就是如果你把小的数据转到大的里面去高位就会补零如果把大的数据转到小的里面去高位就会舍弃掉。那最后我们再来看两个例子看看在这些实际的任务下dma是如何工作的。第一个例子就是数据转运DMA第二个例子是扫描模式DMA。这两个例子和我们演示的两个程序是对应的。看一下第一个例子这个例子的任务是将SRAM里的数组DataA转运到另一个数组dataB中。这个基本结构里的各个参数该如何配置首先是外设站点和存储器站点的起始地址数据宽度地址是否自增这三个参数。那在这个任务里外设地址显然应该填数组的首地址。存储器地址给dataB数组的时候地址。然后数据宽度两个数组的类型都是uint8_t所以数据宽度都是按8位的字节传输。之后地址是否自增可以看到我们想要的效果是DataA[0]转到DataB[0]DataA[1]转到DataB[1]等等。两个数组的位置一一对应。所以转运完DataA[0]和DataB[0]之后两个站点的地址都应该自增都移动到下一个数据的位置。继续转运DataA[1]和DataB[1]这样来进行。如果你左边不自增右边自增效果就是这样的。转运完成后DataA的所有数据都会等于DataA[0]。如果左边自增右边不自增那效果就是这样的。转运完成后DataB[0]等于DataA的最后一个数。DataB其他的数不变。如果左右都不自增那就一直是DataA[0]转到DataB[0]。其他的数据不变。这就是地址是否自真的效果。之后这里的方向参数那显然就是外设站点转运到存储器站点了。如果你想把DataB的数据转运到DataA那可以把方向参数换过来这样就是反向转运了。然后是传输计数器及自动重装器在这里显然要转运7次所以传输计数器给7自动重装暂时不需要。之后触发选择部分。这里我们要使用软件触发因为这是存储器到存储器的数据转运是不需要等待硬件时机的尽快转运完成就行了。那最后调用DMA_cmd给DMA使能这样数据就会从DataA转运到DataB了。转运7次之后传输计数器自检到0 dma停止转运完成。这里的数据转运是一种复制转运转运完成后DataA的数据并不会消失这个过程相当于是把DataA的数据复制到了DataB的位置。这就是第一个任务存储器到存储器的数据转运。接着看第二个任务adc扫描模式加dma。左边是ADC扫描模式的执行流程在这里有7个通道。触发一次后7个通道依次进行AD转换然后转换结果都放到ADC_DR数据寄存器里面。那我们要做的就是在每个单独的通道转换完成后进行一次数据转运并且目的地址进行自增。这样数据就不会被覆盖了。所以在这里的配置就是外设地址写入ADC_DR这个寄存器的地址。存储器的地址可以在SRAM中定义一个数组ADValue。然后把ADValue的地址当做存储器的地址。之后数据宽度因为ADC_DR和SRAM数组我们要的都是unit16_t的数据。所以数据宽度都是16位的半字传输。之后是地址是否自增那从这个图里。显然是外设地址不自增存储器地址自增。传输方向是外设站点到存储器站点。传输计数器这里通道有七个所以计数七次计数器是否自动重装这里可以看ADC的配置。ADC如果是单次扫描那DMA的传输计数器可以不自动重装转换一轮就停止。如果ADC是连续扫描那DMA就可以使用自动重装。在ADC启动下一轮转换的时候DMA也启动下一轮的转运。ADC和DMA同步工作。最后是触发选择这里。ADC_DR的值是在ADC单个通道转换完成后才会有效所以DMA转运的时机需要和ADC单个通道转换完成同步所以DMA的触发要选择ADC的硬件触发。最后硬件触发这里要说明一下。我们上一节说了扫描模式在每个单独的通道转换完成后没有任何标志位也不会触发中断。所以我们程序不太好判断某一个通道转换完成的时机是什么时候。但是根据我的研究虽然单个通道转换完成后不产生任何标志位和中断但是它应该会产生DMA请求去触发DMA转运。这部分内容手册里并没有详细描述根据我实际实验单个通道的dma请求肯定是有的要不然这个实验就做不成了。这些就是ADC扫描模式和DMA配合使用的流程。一般来说DMA最常见的用途就是配合ADC的扫描模式。因为ADC扫描模式有个数据覆盖的特征或者可以说这个数据覆盖的问题是ADC固有的缺陷。这个缺陷使得ADC和DMA成了最常见的伙伴。ADC对DMA的需求是非常强烈的。像其他的一些外设使用DMA可以提高效率是锦上添花的操作但是不使用也是可以的顶多是损失一些性能。但是这个ADC的扫描模式如果不使用DMA功能都会受到很大的限制。所以ADC和DMA的结合最为常见。2.1. DMA请求选择哪个DMA通道如果外设要想通过DMA来传输数据必须先给DMA控制器发送DMA请求DMA收到请求信号之后DMA控制器DMA1和DMA2会给外设一个应答信号。 当外设应答后且DMA控制器收到应答信号之后就会启动DMA的传输直到传输完毕。DMA有DMA1和DMA2两个控制器DMA1有7个通道DMA2有5个通道。不同的外设请求对应着不同的DMA控制器的通道 这决定了我们在软件编程上该怎么设置具体见DMA请求映像表。其中ADC3、SDIO和TIM8的DMA请求只在大容量产品中存在这个在具体项目时要注意。2.2. 通道DMA具有12个独立可编程的通道其中DMA1有7个通道DMA2有5个通道每个通道对应不同的外设的DMA请求。虽然每个通道可以接收多个外设的请求但是同一时间只能接收一个不能同时接收多个。2.3. 仲裁器当发生多个DMA通道请求时就意味着有先后响应处理的顺序问题这个就由仲裁器也管理。仲裁器管理DMA通道请求分为两个阶段。第一阶段属于软件阶段可以在DMA_CCRx寄存器中设置有4个等级非常高、高、中和低四个优先级。第二阶段属于硬件阶段 如果两个或以上的DMA通道请求设置的优先级一样则他们优先级取决于通道编号编号越低优先权越高比如通道0高于通道1。在大容量产品和互联型产品中 DMA1控制器拥有高于DMA2控制器的优先级。3. DMA数据配置使用DMA最核心就是配置要传输的数据包括数据从哪里来要到哪里去传输的数据的单位是什么要传多少数据是一次传输还是循环传输等等。3.1. 从哪里来到哪里去我们知道DMA传输数据的方向有三个从外设到存储器从存储器到外设从存储器到存储器。具体的方向DMA_CCR位[4] DIR配置0表示从外设到存储器1表示从存储器到外设。 这里面涉及到的外设地址由DMA_CPAR配置存储器地址由DMA_CMAR配置。外设到存储器当我们使用从外设到存储器传输时以ADC采集为例DMA外设寄存器的地址对应的就是ADC数据寄存器的地址 DMA存储器的地址就是我们自定义的变量用来接收存储AD采集的数据的地址。方向我们设置外设为源地址。存储器到外设当我们使用从存储器到外设传输时以串口向电脑端发送数据为例。DMA外设寄存器的地址对应的就是串口发送数据寄存器的地址 DMA存储器的地址就是我们自定义的变量相当于一个缓冲区用来存储通过串口发送到电脑的数据的地址。方向我们设置外设为目标地址。将内存中的数据发到串口助手工具DMA只需传送数据到开发板的串口发送数据引脚开发板串口再发给串口助手工具通过硬件自动实现。存储器到存储器(这种也属于外设到存储器)当我们使用从存储器到存储器传输时以内部FLASH向内部SRAM复制数据为例。 DMA外设寄存器的地址对应的就是内部FLASH我们这里把内部FALSH当作一个外设来看的地址 DMA存储器的地址就是我们自定义的变量相当于一个缓冲区用来存储来自内部FLASH的数据的地址。 方向我们设置外设即内部FLASH为源地址。跟上面两个不一样的是这里需要把DMA_CCR位[14] MEM2MEM存储器到存储器模式配置为1启动M2M模式。3.2. 要传多少单位是什么当我们配置好数据要从哪里来到哪里去之后我们还需要知道我们要传输的数据是多少数据的单位是什么。以串口向电脑发送数据为例我们可以一次性给电脑发送很多数据具体多少由DMA_CNDTR配置 这是一个32位的寄存器一次最多只能传输65535个数据。要想数据传输正确源和目标地址存储的数据宽度还必须一致串口数据寄存器是8位的 所以我们定义的要发送的数据也必须是8位。外设的数据宽度由DMA_CCR的PSIZE[1:0]配置 可以是8/16/32位存储器的数据宽度由DMA_CCR的MSIZE[1:0]配置可以是8/16/32位。在DMA控制器的控制下数据要想有条不紊的从一个地方搬到另外一个地方还必须正确设置两边数据指针的增量模式。 外设的地址指针由DMA_CCRx的PINC配置存储器的地址指针由MINC配置。以串口向电脑发送数据为例要发送的数据很多 每发送完一个那么存储器的地址指针就应该加1而串口数据寄存器只有一个 那么外设的地址指针就固定不变。具体的数据指针的增量模式由实际情况决定。3.3. 什么时候传输完成数据什么时候传输完成我们可以通过查询标志位或者通过中断的方式来鉴别。每个DMA通道在DMA传输过半、 传输完成和传输错误时都会有相应的标志位。如果使能了该类型的中断后则会产生中断。有关各个标志位的详细描述请参考DMA中断状态寄存器DMA_ISR的详细描述。传输完成还分两种模式是一次传输还是循环传输。一次传输很好理解即是传输一次之后就停止要想再传输的话 必须关断DMA使能后再重新配置后才能继续传输。循环传输则是一次传输完成之后又恢复第一次传输时的配置循环传输 不断的重复。具体的由DMA_CCR寄存器的CIRC循环模式位控制。