你的浏览器版本过低,可能导致网站不能正常访问!
为了你能正常使用网站功能,请使用这些浏览器。

STM32 DMA应用中的几个常见问题

[复制链接]
eefishing 发布时间:2019-6-21 12:11
1.jpg
' y0 x+ v, k+ u6 a6 \) t' y
1、概念上的误解
我们知道DMA传输是在DMA请求下,将数据从源端传输到目的端。

* h4 P4 C7 w* h+ K& a/ h1 c
常有人将DMA请求跟DMA的源端或目的端混为一谈。这里,我们可以将DMA传输类比成收发快递,发件方即DMA源端,收件方即DMA目的端,而DMA请求端就是呼叫快递的人。这个呼叫快递的人可能是发件方、也可能是收件方,还可能是另外第三方。比方你要发个快递,叫快递的人可能是公司的前台美眉。
7 w/ s- D9 J; |( u; m. W
具体到我们STM32应用,比方通过DMA将内存数据传输给UART DR寄存器发送出去,源端是存储相关待发送数据的内存区域,目的端是UART DR数据寄存器。至于DMA请求,可以是UART发送空事件【TXE】,也可以是定时器的某个周期性触发事件等。

: ~) ~1 g2 J' y& ?1 o; g
在STM32各个系列的参考手册的DMA章节部分,都有类似如下的DMA请求映射表。表格里填写的都只是针对各个DMA传输流的DMA请求事件,并非一定是源端或目的端。当然,不排除作为源端或目的端同时又担当DMA请求角色的可能。

: x) @) m! X' D1 O, I, z7 E# Y
2.jpg
. T; R, I! Z% B/ W. C0 j
2、配置上容易忽视的问题
我们在做DMA配置时,比较容易忽视两个小问题。第一个就是源端和目的端的数据宽度的定义问题,除了考虑配置满足实际需要的数据宽度外,还要注意将源端、目的端二者数据访问宽度配置一致。不然的话,往往会导致些奇怪的问题。

$ u3 W) c; ^* w4 G8 q% S
3.jpg
! e# [% j% ?: K
还有,就是要注意DMA的传输方向别弄错了,到底是PERIPHERIAL到MEMORY还是MEMORY到PERIPHERIAL或者说是Memory到Memory要配置正确。尤其是在用CubeMx配置时,这里有个默认配置是PERIPHERIAL到MEMORY。如果说你的真实意图根本不是从PERIPHERIAL到MEMORY,而你无意中使用了这个默认配置,结果可想而知,DMA传输根本没法正常运行。我前两天就被这个地方折腾过,用定时器触发DMA输出任意周期性的PWM波,白白多耗了近2个小时。此时,在调试环境里想强制使能相关DMA Stream的传输都不行,整个就不工作。

" I% P9 W! l+ L+ P) _- r
4.jpg
类似配置方面的小细节要多加注意,忽略了那些往往会累死人。

  ~7 a8 j3 e0 K1 h4 K5 }' {  l$ {( a
3、DMA传输作用范围问题
前面将DMA传输类比成发快递,发快递时,快递公司一般也没法无处不到,那DMA传输也有同样的问题,各个DMA模块往往有各自的服务范围。比方以下图STM32F4的一个框图为例。DMA1可以轻松访问右边黄色标注出来的外设,DMA2可以访问左边分数标注出来的各个外设。如果我们在程序里的DMA配置部分,将DMA1的源端或目的端安排为左边的粉色标注出来的外设、或者将DMA2的源端/目的端安排为右边的黄色标注出来的外设,结果一定会让你失望。因为你期望它访问它到达不了的地方。
+ V9 v, i! P8 i
5.jpg

) `8 \1 p1 @" r8 P0 ]" k
这个地方比较隐蔽,因为我们在代码里只是根据DMA请求自行指定源端和目的端,有时会忽视所用DMA的服务范围。前面提过,各个STM32系列参考手册里DMA章节部分都有明确的基于各路DMA传输流的DMA请求事件源的描述和展示,但并未指定基于各个DMA请求的源端或目的端。所以我们在基于某个DMA请求来自指定源端或目的端时,一定注意你安排的源/目的端是不是该DMA可以到达的地方,具体要结合手册中功能框图和总线访问架构图。
比方说,下图是STM32F7系列一个总线访问框架图。不难看出,DMA1是访问不了AHB1外设和AHB2外设的。当然,DMA2访问AHB1外设和AHB2外设又没有问题。

. p# Q" B5 t0 d4 C, l
6.jpg

/ O) |- m3 `& M0 f
再比方,下图是STM23H7系列一个总线访问框架图,其中BDMA是没法访问D1域或D2域的外设及内存的。D2域的DMA1/DMA2没法访问D1域中的DTCM/ITCM。D1域中的MDMA没法访问D2域中的AHB2外设。
# [4 [6 r; u; ~* A. [& T) e
7.jpg
关于这些总线框架性的东西,在我们的STM32应用中也要多加关注。比方有时在做通信数据传输时发现,使用中断没问题,用DMA就失败。这时不妨查看下DMA访问的外设或内存区域到底是不是它所能访问得到地方,如果不是就需要适当调整下。
. @: c# e4 H2 K  o- E! l
4、跟DCache有关的问题
该问题往往跟我们使用带cache的M7内核的STM32F7或STMH7系列芯片有关,使用DMA传输时有时会遇到DMA访问到的数据不是实时的正确数据。这往往可能是因为DMA要访问的内存区域,跟CPU是共享的,同时又开启了相关区域的D-Cache属性,即CPU访问该内存区域数据时使用D-Cache,将内存数据拷贝到D-Cache。之后,CPU访问相关数据时往往只在Cache里进行。

2 r/ J1 |. F% F. B* z
比如下面的一个基于STM32F7芯片的经典示例。首先CPU从flash里拷贝128字节常量数据到片内SRAM,然后通过DMA将SRAM里的这128字节数据拷贝进DTCM内存区。最后通过CPU将DTCM里的数据跟FLASH里的原始数据进行比较,这时会发现比较结果是二者内容根本不一致。
+ L& D+ g3 k0 s* i1 W
这是因为开启了SRAM的回写的Cache属性,第一次将数据从flash拷贝进SRAM过程中,数据还没有真正写进SRAM,还只是放在了Cache。当我们通过DMA将SRAM相关区域的数据拷贝进DTCM内存区时,并没有将真正的来自FLASH区的数据拷贝过去,导致最后的数据比较失败。

1 `! G/ J5 I3 a$ s2 b# N
8.jpg
像这种情况下,我们可以有几种方案来解决这个问题:
8 `+ t4 V- R/ O; z3 f4 U* y; C' s& q1、在做将数据从SRAM拷贝到DTCM区之前,先做个D-Cache的清除操作【SCB_CleanDCache()】,将D-Cache里的数据写回到实际存储区SRAM里。
2、我们可以通过MPU设置SRAM区域的MPU属性,将其回写的Cache属性【writeback】调整为透写的Cache属性【writethrough】。
3、配置SRAM的MPU属性为shareable共享属性,令CPU访问它时不使用D-Cache.
4、将所有涉及到具有Cacheable可缓存属性的存储区域,都使用透写策略。这点可以通过配置M7内核相关控制寄存器位实现。
再举个实例,使用STM32F7芯片做UART的通信数据接收,UART接收到数据后触发DMA,DMA将数据从UART_DR寄存器拷贝到片内SRAM,CPU再从相应的SRAM区取走数据送到某LCD显示设备显示输出。这时,你很可能会发现一个奇怪的现象,显示设备输出的数据永远都时第一次接收到的数据,不管UART的发送方任何改变发送数据,显示出来的数据就是不变,只是跟第一次发送出来的数据相比是正确的。这是怎么回事呢?
; U2 u7 Y/ c0 `: |. L0 j
9.jpg
原因是因为开启了SRAM的D-Cache属性,CPU第一次从SRAM读取数据后,同时又将数据放到D-Cache里,后面再来读取SRAM相应地址数据时并没有前往SRAM,而是直接区D-Cache里提取数据,从而导致每次显示出来的数据总是第一次接收到的数据,尽管UART那边后续接收的数据在不停变化,但并没有对D-Cache里的数据做同步更新。

& H/ c3 R! B$ O7 i0 t: A  o
这时我们可以在CPU读取SRAM数据前做个D-cache的清除操作,让实际存储器数据与D-Cache里数据同步更新,或者做D-Cache的失效操作,让CPU无视D-cache直接从SRAM区读取数据,或者说通过MPU配置禁用该SRAM区的Cache属性。当然,最终你选用哪种策略,得结合你的实际应用来定。
' {& m% P! X7 R# w" H5 p  w: z9 j" i
好,先聊到这里。其中第3点、第4点一定要阅读STM32手册,尤其芯片的功能框图和总线架构图。罗列上面这些,权作提醒,祝君好运!
2 q: ]8 T6 m0 z3 L& z9 W, ^9 O9 \
收藏 评论0 发布时间:2019-6-21 12:11

举报

0个回答

所属标签

相似技术帖

关于
我们是谁
投资者关系
意法半导体可持续发展举措
创新与技术
意法半导体官网
联系我们
联系ST分支机构
寻找销售人员和分销渠道
社区
媒体中心
活动与培训
隐私策略
隐私策略
Cookies管理
行使您的权利
官方最新发布
人形机器人运动控制、感知与智能配电
半导体创新技术与应用方向
EE架构与软件定义汽车
12V/48V 汽车智能配电(SPD)
区域控制单元(ZCU)与分区架构
关注我们
st-img 微信公众号
st-img 手机版