【经验分享】STM32H7 DMA 传输异常案例分析

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STMCU小助手发布时间：2022-2-15 21:48

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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。