STM32学习笔记-----DMA原理介绍

DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种数据传输方式，它可以在外设和内存之间直接传输数据，而不需要CPU的干预。STM32系列微控制器中提供了强大的DMA功能，可以用来加速数据传输，减轻CPU的负担。

在STM32中，DMA控制器允许外设（如USART、SPI、ADC等）与内存之间进行高效的数据交换。DMA传输不仅可以提高系统的效率，还能让CPU在数据传输过程中进行其他任务的处理，从而提高系统的整体性能。

DMA的工作原理

STM32的DMA控制器是一个独立于CPU的硬件模块，能够在不干扰CPU的情况下，实现外设与内存之间的直接数据传输。DMA通过以下几个步骤来完成数据传输：

1. 初始化DMA：配置DMA的源地址、目的地址、传输大小、传输方向等。
2. 启动DMA传输：通过配置DMA的控制寄存器，启动DMA传输。
3. 数据传输：DMA控制器负责在内存和外设之间传输数据。
4. 完成传输：当传输完成后，DMA会产生一个中断，通知CPU数据传输已完成。

DMA的基本配置

STM32的DMA配置分为以下几个关键步骤：

1. 选择DMA通道：每个外设都有一个或多个DMA通道，与外设的功能关联。例如，USART1、SPI1等外设可以使用不同的DMA通道。
2. 配置DMA传输方向：DMA支持从外设到内存（外设读取）、从内存到外设（内存写入）或内存到内存（内存之间的复制）。
3. 设置数据大小与传输计数：可以设置一次传输多少数据元素（例如字节、半字、字等），以及需要传输的数据块大小。
4. 中断和完成标志：DMA完成传输后可以触发中断，或者通过标志位来检测传输状态。

DMA的标准库使用

STM32提供了标准外设库来简化DMA配置和使用。使用标准库时，你需要关注以下几个步骤来配置DMA：

1. 启用DMA时钟

首先需要确保DMA时钟已经启用。可以通过如下代码启用DMA1的时钟：

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1, ENABLE);

2. 配置DMA结构体

在STM32的标准库中，DMA配置通常通过DMA_InitTypeDef结构体来进行。这个结构体包含了DMA传输的所有配置信息。

DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_3;  // 选择DMA通道
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR;  // 外设基地址
DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)buffer;  // 内存基地址
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;  // 数据传输方向
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = buffer_size;  // 传输的数据大小
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;  // 外设地址增量
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;  // 内存地址增量
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  // 外设数据大小
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;  // 内存数据大小
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;  // 普通模式
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;  // 高优先级
DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;  // 禁用FIFO模式
DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull;  // FIFO阈值
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;  // 内存突发模式
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;  // 外设突发模式

DMA_Init(DMA1_Stream1, &DMA_InitStructure);  // 初始化DMA

3. 配置DMA中断（可选）

如果需要DMA完成后通过中断通知，可以启用DMA中断。比如，启用传输完成中断：

DMA_ITConfig(DMA1_Stream1, DMA_IT_TC, ENABLE);  // 启用传输完成中断
NVIC_EnableIRQ(DMA1_Stream1_IRQn);  // 配置中断优先级

4. 启动DMA传输

DMA初始化完成后，通过设置DMA流的使能位来启动DMA传输：

DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE); // 启动DMA传输

5. 配置外设与DMA的绑定

例如，在USART外设中启用DMA功能：

USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_RX, ENABLE); // 启用USART接收DMA请求

6. 完成DMA传输并处理中断

当DMA传输完成时，可以在中断处理函数中通过检查DMA状态位来处理完成的任务：

void DMA1_Stream1_IRQHandler(void)
{
    if(DMA_GetITStatus(DMA1_Stream1, DMA_IT_TCIF1))  // 判断传输完成标志
    {
        DMA_ClearITPendingBit(DMA1_Stream1, DMA_IT_TCIF1);  // 清除中断标志
        // 处理DMA传输完成后的任务
    }
}

DMA的工作模式

STM32 DMA有几种不同的工作模式，可以根据实际需求选择：

1. 普通模式：DMA会传输指定的字节数后停止。这是最常用的模式，适用于一般的数据传输。

2. 循环模式：在循环模式下，DMA会持续传输数据，当DMA缓冲区的数据传输完成后，它会自动重新加载数据，从而实现循环传输。适用于不断刷新数据的场景，如ADC采样。

3. 双缓冲模式：双缓冲模式可以提高数据处理的效率，它允许一个缓冲区在DMA传输时使用，而另一个缓冲区可以进行下一次的准备工作。适用于需要高效、快速数据流的应用。

DMA在实际应用中的优势

1. 减少CPU负担：DMA能够自动传输数据，CPU只需要配置一次DMA并启动它，剩下的工作交给DMA控制器。

2. 提高数据传输速度：DMA直接在内存和外设之间传输数据，减少了中间的数据拷贝操作，从而提高了传输速度。

3. 节省能源：通过将数据传输从CPU控制转移到DMA，可以使得CPU在数据传输时进行其他任务，从而降低系统功耗。

4. 支持多种数据类型：STM32的DMA支持不同大小的数据传输，可以根据外设的要求进行适配。

小结

通过DMA，STM32微控制器能够高效地进行外设和内存之间的数据传输，减少了CPU的工作负担，提高了系统的性能。使用DMA的标准库配置相对简单，可以快速实现DMA功能，通过合理的模式选择（如普通模式、循环模式或双缓冲模式）来优化数据传输的效率和可靠性。

原文地址：https://blog.csdn.net/m0_63903713/article/details/143844854

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