嵌入式-DMA

DMA

Directional Memory Access，直接内存访问。是计算机系统中用于快速、大量数据交换的重要技术。

DMA的基本概念

DMA是一种完全由硬件执行数据交换的工作方式。它由DMA控制器控制在存储器和存储器，存储器和外设之间的批量数据传输。

传输要素

• 传输源：DMA数据传输的来源。
• 传输目标：DMA数据传输的目标。
• 传输单位数量：DMA传输数据的大小。
• 触发信号：用于触发一次数据传输的动作，可以用来控制数据传输的时机。

传输过程

特点

DMA一般用于高速传送成组数据的应用场合。

好处：

• 减轻CPU的负担：

  For DMA：控制传输数据的整个过程，既不通过CPU，也不需要CPU干预，都在DMA控制器的控制下完成。

  For CPU：在数据传输开始前配置，在数据传输结束后处理外，在整个数据传输的过程进行其他工作。

弊端：

• 由于DMA允许外设直接访问内存，从而形成在一段时间内对总线的独占。
• 如果DMA传输的数据量过大，会造成中断延时过长，不适于在硬实时嵌入式系统中使用。

STM32F103のDMA

STM32F103微控制器有2个DMA，每个DMA都有若干的触发通道，每个通道可以管理来自多个外设对存储器的访问请求。

每个外设的DMA请求，可以使用相应的库函数，被独立地开启或关闭。

优先级

在每个DMA中，DMA的仲裁器根据通道请求的优先级来启动外设/存储器的访问；同一时刻，一个DMA只能有一个请求有效。

软件优先级：

DMA每个通道的软件优先级可以在DMA_CCRx寄存器中设置，有4个等级：

• 最高优先级
• 高优先级
• 中等优先级
• 低优先级

硬件优先级：

在软件优先级相同的情况下使用，较低编号的通道的优先级更高。

传输模式

• 普通模式：DMA传输结束时，DMA通道被自动关闭，进一步DMA请求不被响应。
• 循环模式：用于处理一个环形的缓冲区，每轮传输结束时数据传输的配置会自动地更新为初始状态，DMA传输会不断地进行。

主要特点

• DMA可实现存储器与存储器、外设与存储器、存储器与外设之间的传输；闪存、SRAM、外设的SRAM、APB1、APB2和AHB上的外设均可作为访问的源和目标。
• 具有12个独立的可配置的通道/请求：DMA1有7个通道，DMA2有5个通道。当在存储器之间使用DMA进行数据传输时，可以使用任意的DMA通道。
• 每个通道既有直接连接专用的硬件DMA请求，同时也支持软件触发，这些功能可以通过软件来配置。
• 在同一个DMA上，多个通道请求的优先级可以通过软件编程设置，当软件优先级设置相等时由硬件决定优先级高低。(NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);)
• 每个通道都有3个时间标志：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。
• DMA数据传输数量(max=65535)可编程。
• 支持循环的DMA缓冲区管理，避免DMA传输到达缓冲区结尾时所产生的中断。

相关库函数

void DMA_DeInit(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx)：将DMAy的通道x的寄存器恢复为复位启动时的default值。

• 输入参数DMAy_Channelx：DMAy的通道x
  • y：用来指定某个DMA，是DMA1或DMA2。
  • x：用于指定DMA的某个通道。

void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct)：根据DMA_InitStruct中指定的参数初始化指定DMA通道的寄存器。

• 输入参数DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct：指向结构体DMA_InitTypeDef的指针，包含了DMAy通道x的配置信息。

  typedef struct{
      uint32_t DMA_PeripheralBaseAddr;//为通道设置外设基地址。
      uint32_t DMA_MemoryBaseAddr;//设置内存基地址。
      uint32_t DMA_DIR;//指定外设是作为DMA数据传输的目的地还是来源。DMA_DIR_PeripheralDST/SRC
      uint32_t DMA_BufferSize;//指定通道DMA缓存的大小，单位是数据单位。
      uint32_t DMA_PeripheralInc;//设定外设地址寄存器是否递增。Enable/Disable
      uint32_t DMA_MemoryInc;//设定内存地址寄存器是否递增。Enable/Disable
      uint32_t DMA_PeripheralDataSize;//设定外设数据宽度。Byte/HalfWord/Word
      uint32_t DMA_MemoryDataSize;//设定内存数据宽度。Byte/HalfWord/Word
      uint32_t DMA_Mode;//工作模式是正常缓存还是循环缓存。Normal/Circular
      uint32_t DMA_Priority;//VeryHigh/High/Medium/Low
      uint32_t DMA_M2M;//是否将DMAy的通道x设置为内存到内存传输。Enable/Disable
  }DMA_InitTypeDef;
  

uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx)：返回当前指定DMA通道剩余的待传输数据数目。

void DMA_Cmd(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,FunctionalStateNewState)：使能or禁止指定DMA通道。

• FunctionalStateNewState:Enable/Disable通道新状态。

FlagStatus DMA_GetFlagStatus(uint32_t DMAy_FLAG)：查询指定DMA通道的标志位状态(是否置位)，但不检查该中断是否被屏蔽。因此当该位置位时，通道的指定中断并不一定得到响应。

• 返回值：
  • SET
  • RESET

void DMA_ClearFlag(uint32_t DMAy_FLAG)：清除指定DMA通道的待处理标志位。

void DMA_ITConfig(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,uint32_t DMAy_IT,FunctionalStateNewState)：使能or禁止指定DMA通道中断。

• 输入参数DMA_IT：
  • DMA_IT_TC：传输完成中断。
  • DMA_IT_HT：传输过半中断。
  • DMA_IT_TE：传输错误中断。

ITStatus DMA_GetITConfig(uint32_t DMAy_IT)：查询指定DMAy的通道x的中断的状态，中断是否发生，指定标志位的状态并检测该中断是否被屏蔽。

void DMA_ClearITPendingBit(uint32_t DMAy_IT)：清除指定DMAy的通道x的中断的挂起位。

_GetITConfig(uint32_t DMAy_IT)`：查询指定DMAy的通道x的中断的状态，中断是否发生，指定标志位的状态并检测该中断是否被屏蔽。

void DMA_ClearITPendingBit(uint32_t DMAy_IT)：清除指定DMAy的通道x的中断的挂起位。