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用DMA直接驱动GPIO,实现GPIO最高输出速率

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蓝凌风 提问时间:2015-2-5 23:24 /
本帖最后由 蓝凌风 于 2015-2-5 23:25 编辑

先上图:STM32F303芯片,72M的主频

可以看到GPIO的达到了14.4M的翻转速率,
      再来上代码:
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOC, ENABLE);
GPIOC->MODER |= 0x55555555;
GPIOC->OSPEEDR |= 0xFFFFFFF;
GPIOC->PUPDR |= 0x55555555;
u32 Gpio_data[4]= {0x0000FFFF,0xFFFF0000,0x0000FFFF,0xFFFF0000};
DMA_InitTypeDef          DMA_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
/* TIMx clock enable */
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);
/* DMAx clock enable */
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
DMA_DeInit(DMA1_Channel7);
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&(GPIOC->BSRR));         
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)Gpio_data;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;  
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Word;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Enable;         
DMA_Init(DMA1_Channel7, &DMA_InitStructure);
DMA1_Channel7->CCR |= DMA_CCR_EN;
         用DMA内存到内存的模式,直接把Gpio_data的数据循环的搬到GPIOC的BSRR寄存器上来控制GPIOC上电平的翻转,这样使得GPIO的速度达到了最快,输出70ns的脉宽,这已经是达到了DMA总线带宽的极限,要想再提高速度的话,就得提高STM32芯片的主频。
      再来看用代码来实现的话,GPIO能达到多快的速度。
    先是用库函数来操作,在Main函数的While循环来翻转电平
while(1)
{
   GPIO_Write(GPIOC,0xffff);
GPIO_Write(GPIOC,0x0000);
}

可以看到最快只能输出320ns的脉宽电平,而且高低电平脉宽还不一样,那是因为处理while(1)占用了CPU的时间导致的。
      再来看用寄存器直接操作GPIO
while(1)
{
    GPIOC->ODR = 0xFFFF;
GPIOC->ODR = 0x0000;
}

可以看到,最小脉宽电平可以达到40ns,直接操作寄存器的速度明显要比库函数操作要快好多,低电平的时间要比高电平的时间长很多,同样也是因为处理while的原因。
      用CPU操作寄存器可以达到最快的电平翻转,但是这样CPU的资源全用在这上面,不能再做其它的操作。如果用DMA的话,完全可以不占用CPU资源来达到更高速率的GPIO翻转速度。假如我们要根据自己的需求来产生我们所需要的时序,那要怎样做。其实也很简单,我们只要用定时器触发DMA搬一次数据到BSRR寄存器,然后再通过调整Gpio_data数组里的数据,就可以来实现我们所要的时序。
下面的代码就是通过这种方式来实现让GPIOC产生1us脉宽的时钟,
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOC, ENABLE);
GPIOC->MODER |= 0x55555555;
GPIOC->OSPEEDR |= 0xFFFFFFF;
GPIOC->PUPDR |= 0x55555555;
   u32 Gpio_data[4]= {0x0000FFFF,0xFFFF0000,0x0000FFFF,0xFFFF0000};
    DMA_InitTypeDef          DMA_InitStructure;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    /* TIMx clock enable */
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);
    /* DMAx clock enable */
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
    DMA_DeInit(DMA1_Channel7);
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&(GPIOC->BSRR));         
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)Gpio_data;
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;  
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Word;
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;         
    DMA_Init(DMA1_Channel7, &DMA_InitStructure);
  
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 72;         
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0;      
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0;   
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;   
    TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);
  
    TIM_DMACmd(TIM4, TIM_DMA_Update, ENABLE);
    TIM_SelectOutputTrigger(TIM4,TIM_TRGOSource_Update);
    TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
   DMA1_Channel7->CCR |= DMA_CCR_EN;
收藏 6 评论13 发布时间:2015-2-5 23:24

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13个回答
芝麻god 回答时间:2015-2-6 08:07:07
这个思路不错哎
feiante 回答时间:2015-2-6 08:40:57
留着以后用到看看
759611 回答时间:2015-2-6 09:34:11
不错不错
ylxlove 回答时间:2015-2-6 09:35:05
呵呵  DMA 本来就可以这么干
netlhx 回答时间:2015-2-6 09:35:35
好贴,赞一个
党国特派员 回答时间:2015-2-6 09:46:10
DMA,确实不错,有想法。
pythonworld 回答时间:2015-2-6 12:45:33
DMA不错!
HenryChen 回答时间:2015-7-3 17:43:53
GOOD IDEA!
xiaofan-389354 回答时间:2017-10-28 13:36:00
做个标记
zwmasdf 回答时间:2017-12-20 20:26:15
效率上是可以提高不少,但是DMA毕竟还是占用总线的,DMA的使用最终会抢占一部分CPU执行指令的时间,因为CPU本质只有1个。不过这样确实可以提高CPU执行指令的效率,避免CPU在执行硬件相关指令的时候为了和硬件同步而等待
小温点秋香 回答时间:2018-1-17 16:32:36
GPIO翻转变快了,good!  但是怎么控制 IO 的频率呢?
另外如果是传输完成中断,关闭DMA,主函数再开启。你确定能,控制DMA??
最后,DMA一次确定输出数据个数是你设定的数量?
我是做不到哦。。。估计所有ST DEMO没有这个例程,有他的原因。
abswzp 回答时间:2018-3-7 10:55:57
小温点秋香 发表于 2018-1-17 16:32
GPIO翻转变快了,good!  但是怎么控制 IO 的频率呢?
另外如果是传输完成中断,关闭DMA,主函数再开启。你 ...

1,控制IO频率是通过控制定时器实现的
2,永远不用关闭DMA,也没有用到DMA中断.直接开启DMA循环模式,永远都不停
3,数据输出个数不太好控制,这个比较适合输出周期性固定波形.如果速度较低可考虑用中断控制一下
jorry 回答时间:2018-11-8 16:26:48
很赞!!

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