【经验分享】STM32H7 DMA 传输异常案例分析

STMCU小助手 · 2022-02-15T13:48:18+00:00

前言 " L0 Z( \6 m. d' a0 e# P9 G/ z利用 ST 提供的辅助开发工具 STM32CubeMX，可以快速开发 STM32 应用。在本文中讨论的 ADC 应用，同样是建立在STM32CubeMX 生成工程的基础上。具体为在 STM32H743ZI 上，利用 DMA 自动实现 ADC 数据周期采集和转移，在采集指定数量的采样值后产生中断，对数据进行处理。 ! z2 |7 Q' b' T" V1 @文中仅对上述实现过程中出现的一种异常，进行介绍和分析。不涉及具体的 ADC 采集和处理实现的介绍。 + x) F0 T) h& V/ M: f- v' @; v ( ~( k* E' ~0 k! u) u9 }. i5 }一实验环境9 @) L U4 v& E1 N: k' ~) v 硬件平台：Nucleo-H743ZI 2 n( K3 c5 K- n' m D3 sSTM32CubeMX 版本：v4.28.0# J2 j% F3 K2 n! a7 J/ s, I* p# h STM32CubeH7 版本：v1.2.0 5 u u2 Z, L: ^# Y$ P3 L: oIDE： MDK-ARM v5.25.2.0 (优化级别 Level3)9 I( Y' R8 z$ ? 首先利用 STM32CubeMX 生成 ADC 应用的初始化工程，涉及的配置如下所示： M' D( v9 ^6 W/ E! z3 _ 3 G. h+ i9 `' e' p % P7 u2 B0 A' i) g" b+ N: M, W& z8 I$ ~. h. J' G, C& | 然后在工程中增加对 ADC 周期采集和 DMA 传输实现的命令，如下所示。并且增加回调函数内容，本文中实现仅添加了空指令。在调试过程中，在空指令处增加断点，判断 ADC DMA 传输半完成和传输完成中断是否正常进入。 # f6 l) B# ^- b% w1 m; ^ ! ~' _" G( k: E1 g ; b2 a1 c& A9 u+ K8 O: o & W2 J0 G f# q% K7 }2 Q, Z注：如果在编译链接的过程中，出现没有定义 ECC_IRQn 提示，需将 stm32h7xx_hal_msp.c 中对HAL_NVIC_SetPriority(ECC_IRQn, 0, 0);的调用移除。 1 t/ s* K; R3 E, u# [: } & ~4 {( E: @* T' I3 o1 f; Z* {二异常现象+ w9 N- M6 ^6 c$ Y! s' @ 在运行过程中，无法进入 HAL_ADC_ConvHalfCpltCallback 和 HAL_ADC_ConvCpltCallback 回调函数（分别对应 DMA传输半完成和传输完成回调函数）。 4 l* @/ i# X& o S7 j/ e& D2 r3 l跟踪中断服务函数，发现在首次 DMA1 传输后，DMA_LISR 寄存器值为 0x8。即 TEIF0 置位，Stream 0 出现传输错误。 1 ^& p5 ?5 C& ^# y u5 P6 Z ( [8 B+ [$ u, S7 s三原因分析 8 o/ Y1 u; m( q8 r9 W根据错误信息，问题可能与 DMA 1 传输错误有关。重点围绕 DMA1 传输配置，进行检查，并没有发现异常。 & [& I! s& S5 O* q0 G" S不过，同样的初始化配置和执行命令，放置在 ADC 例程（路径：STM32Cube_FW_H7_V1.2.0\Projects\STM32H743ZINucleo\Examples\ADC\ADC_DMA_Transfer），进行编译链接后，能够正常执行。 4 e( ^5 h |4 J7 W: M0 [: W m比对两者间的工程配置，发现在 RAM 分配上存在差异。下图为 STM32CubeMX 生生成工程中，对应的 RAM 分配情况。与此对应，例程中 RAM 分配至 IRAM2 (0x24000000)。 ; S3 z" O& n' U* H2 D9 W% G, l9 v- T & z8 f* Q4 |) r3 D. w( Y0 H; f ( ? `0 ~1 c8 w & [: t) m5 C0 E6 K p: i ; M3 R+ g4 ~/ ^3 N' ]# d1 O0 A 打开.map 文件可以看到：& e8 R" @$ e4 i- v7 F j) E" x6 ?5 w' ~4 e a. 配置至 IRAM1 时：$ b3 a5 B' C% A- p+ X% P aADCxConvertedData 0x200000b4 Data 64 main.o(.bss)- T2 O( h, m ?% ]4 ^ b. 配置至 IRAM2 时：5 ^! c6 ?. m _2 J2 ^' ?: G aADCxConvertedData 0x240000b4 Data 64 main.o(.bss) * t5 Q5 k- T4 ~9 |/ Y; L- a1 Y而 aADCxConvertedData 数组设置为 DMA 目标地址。问题定位为 DMA 目标地址引起的异常。 + p! k3 C! Y0 ~* O* MaADCxConvertedData 数组都分配在 RAM 中，RAM 区域情况如下表所示。8 X+ G; S+ A! [' f * a3 { n' F8 H! Z 2 \- Z- y1 F# J+ X& O+ @2 A, [# c8 B. q% |' F STM32H7 内部包含三个域，每个区域中含有总线矩阵，具有不同的 DMA 主设备支持。不同区域 DMA 主设备能够访问的空间不同，如下表所示（下表摘自 RM0433，更多详细介绍请参考 RM0433）。其中，红色框中表示 DMA1 不支持对DTCM 区域的访问。绿色框中，表示 DMA1 支持对 SRAM1/2/3/4，后备 SRAM 和 AXI SRAM 的访问。+ @8 Y* I; P5 R3 U 上述不同的工程配置，分别将 aADCxConvertedData 分配至 DMA1 不能访问的 DTCM 区域和 DMA1 能够访问的 AXI SRAM 区域。从而出现描述的现象。 & J3 ?; z% v* b& E2 c0 ~ 8 T% K6 d6 w+ |/ Y4 w' { ( n. X; ~8 E: m4 d, E" n d$ |9 |& \8 z 四解决方法) ]; h3 }" C+ `8 ^ 通过上述分析，问题产生的原因在于 DMA1 访问了无法访问到的地址。 ( c& G* w" m( r$ {介绍两种解决方法，方法一，通过原因分析中描述的方法，通过在工程中，指定 RAM 使用空间实现目标地址（访问的数组）在支持的 RAM 区域。方法二，通过在数组定义时，强制分配至支持的 RAM 空间区域，如下所示。$ _1 V* f$ U% m0 _ uint16_t aADCxConvertedData[BUFFER_SIZE] __attribute__((section(".ARM.__at_0x24000000")));& ^5 G5 f5 J; \0 Y2 |# W, B 其中 __attribute__((section(".ARM.__at_address")))是被 MDK-ARM 支持的，指定对应空间的方式。 8 _" D$ u$ z1 T7 x) ?% ~* @ - i6 ?; v- {" J7 X4 |小结 - r" G1 I+ H- ~: Y/ X2 Q9 T8 {' tSTM32H7 相对于之前 STM32 系列，具有更灵活，更多样的内部区域，以及总线矩阵。带来应用灵活性提升的同时，也一定程度上增加了使用的复杂度。用户在进行 STM32H7 开发时，要注意各区域和多区域之间应用实现的实际情况。在遇到问题时，可与 ST 提供的大量例程进行比对，并结合数据手册和参考手册，进行问题的定位和解决。 [3 c' T- a- l * T2 A0 g# u: j3 F4 n8 G5 B2 k- u1 ]" X: G8 k ' t( J% H. z2 a0 `1 T, z

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STMCU小助手发布时间：2022-2-15 21:48

技术帖
文章封面:
文章简介:	STM32H7 DMA 传输异常案例分析

前言
利用 ST 提供的辅助开发工具 STM32CubeMX，可以快速开发 STM32 应用。在本文中讨论的 ADC 应用，同样是建立在STM32CubeMX 生成工程的基础上。具体为在 STM32H743ZI 上，利用 DMA 自动实现 ADC 数据周期采集和转移，在采集指定数量的采样值后产生中断，对数据进行处理。
文中仅对上述实现过程中出现的一种异常，进行介绍和分析。不涉及具体的 ADC 采集和处理实现的介绍。

一实验环境
硬件平台：Nucleo-H743ZI
STM32CubeMX 版本：v4.28.0
STM32CubeH7 版本：v1.2.0
IDE： MDK-ARM v5.25.2.0 (优化级别 Level3)
首先利用 STM32CubeMX 生成 ADC 应用的初始化工程，涉及的配置如下所示：

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然后在工程中增加对 ADC 周期采集和 DMA 传输实现的命令，如下所示。并且增加回调函数内容，本文中实现仅添加了空指令。在调试过程中，在空指令处增加断点，判断 ADC DMA 传输半完成和传输完成中断是否正常进入。

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注：如果在编译链接的过程中，出现没有定义 ECC_IRQn 提示，需将 stm32h7xx_hal_msp.c 中对HAL_NVIC_SetPriority(ECC_IRQn, 0, 0);的调用移除。

二异常现象
在运行过程中，无法进入 HAL_ADC_ConvHalfCpltCallback 和 HAL_ADC_ConvCpltCallback 回调函数（分别对应 DMA传输半完成和传输完成回调函数）。
跟踪中断服务函数，发现在首次 DMA1 传输后，DMA_LISR 寄存器值为 0x8。即 TEIF0 置位，Stream 0 出现传输错误。

三原因分析
根据错误信息，问题可能与 DMA 1 传输错误有关。重点围绕 DMA1 传输配置，进行检查，并没有发现异常。
不过，同样的初始化配置和执行命令，放置在 ADC 例程（路径：STM32Cube_FW_H7_V1.2.0\Projects\STM32H743ZINucleo\Examples\ADC\ADC_DMA_Transfer），进行编译链接后，能够正常执行。
比对两者间的工程配置，发现在 RAM 分配上存在差异。下图为 STM32CubeMX 生生成工程中，对应的 RAM 分配情况。与此对应，例程中 RAM 分配至 IRAM2 (0x24000000)。

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打开.map 文件可以看到：
a. 配置至 IRAM1 时：
aADCxConvertedData 0x200000b4 Data 64 main.o(.bss)
b. 配置至 IRAM2 时：
aADCxConvertedData 0x240000b4 Data 64 main.o(.bss)
而 aADCxConvertedData 数组设置为 DMA 目标地址。问题定位为 DMA 目标地址引起的异常。
aADCxConvertedData 数组都分配在 RAM 中，RAM 区域情况如下表所示。

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STM32H7 内部包含三个域，每个区域中含有总线矩阵，具有不同的 DMA 主设备支持。不同区域 DMA 主设备能够访问的空间不同，如下表所示（下表摘自 RM0433，更多详细介绍请参考 RM0433）。其中，红色框中表示 DMA1 不支持对DTCM 区域的访问。绿色框中，表示 DMA1 支持对 SRAM1/2/3/4，后备 SRAM 和 AXI SRAM 的访问。
上述不同的工程配置，分别将 aADCxConvertedData 分配至 DMA1 不能访问的 DTCM 区域和 DMA1 能够访问的 AXI SRAM 区域。从而出现描述的现象。

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四解决方法
通过上述分析，问题产生的原因在于 DMA1 访问了无法访问到的地址。
介绍两种解决方法，方法一，通过原因分析中描述的方法，通过在工程中，指定 RAM 使用空间实现目标地址（访问的数组）在支持的 RAM 区域。方法二，通过在数组定义时，强制分配至支持的 RAM 空间区域，如下所示。
uint16_t aADCxConvertedData[BUFFER_SIZE] __attribute__((section(".ARM.__at_0x24000000")));
其中 __attribute__((section(".ARM.__at_address")))是被 MDK-ARM 支持的，指定对应空间的方式。

小结
STM32H7 相对于之前 STM32 系列，具有更灵活，更多样的内部区域，以及总线矩阵。带来应用灵活性提升的同时，也一定程度上增加了使用的复杂度。用户在进行 STM32H7 开发时，要注意各区域和多区域之间应用实现的实际情况。在遇到问题时，可与 ST 提供的大量例程进行比对，并结合数据手册和参考手册，进行问题的定位和解决。