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STM32的DMA双缓冲模式详解

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STMCU小助手 发布时间:2023-1-3 18:18
DMA双缓冲是什么?
在使用STM32的DMA时我们通常使用的是普通DMA传输,但STM32自带了一个双缓冲模式设置,这个模式有什么优点呢?
接下来我会在下面的介绍里详细说明:

DMA全称Direct Memory Access,即直接内存访问。
普通DMA的使用是在DMA的数据流中进行的,设置好DMA的起点和终点以及传输的数据量即可开启DMA传输。

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DMA开启后就开始从起点将数据搬运至终点,每搬一次,传输数据量大小就减1,当传输数据量为0时,DMA停止搬运。

DMA的传输模式如果是普通模式,则当传输数据量为0时,需要程序中手动将传输数据量重新设置满才能开启下一次的DMA数据传输。
DMA的传输模式如果是循环模式,则当传输数据量为0时,会自动将传输数据量设置为满的,这样数据就能不断的传输。

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那么,双缓冲是什么意思呢?
我们知道,普通DMA的目标数据储存区域只有一个,也就是如果当数据存满后,新的数据又传输过来了,那么旧的数据会被新的数据覆盖。(这就是普通DMA的缺点)

1ba7d23fab984cf3a6d86bc2800dee3f.png


而双缓冲模式下,我们DMA的目标数据储存区域有两个,也就是双缓冲,
当一次完整的数据传输结束后(即Counter值从初始值变为0),会自动指向另一个内存区域。

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如何使用DMA双缓存?
那么我们在程序里怎么使用双缓冲呢?
这里我们有两种方案使用双缓冲,一种是利用双缓冲自动跳转内存区域,一种是主动跳转内存区域。

这里我们使用DMA的传输模式是循环模式

  1. DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
复制代码

首先是第一种:
这里我们以大疆RoboMaster的遥控器使用为示例:
首先我们定义好双缓冲使用的两个内存区域
  1. uint8_t sbus_rx_buffer[2][18u]; //double sbus rx buffer to save data
复制代码

这里我们设置长度为18,也就是一帧遥控器数据的长度。

  1. DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 18;
复制代码

然后配置好双缓冲的两个内存区域地址

  1. DMA_InitStruct.DMA_Memory0BaseAddr =  (uint32_t)&sbus_rx_buffer[0][0];
复制代码

这里配置内存区域2的地址,并把当前DMA指向内存区域1的地址

  1. DMA_DoubleBufferModeConfig(DMA1_Stream1,(uint32_t)&sbus_rx_buffer[1][0],DMA_Memory_0); //first used memory configuration
复制代码

启动DMA双缓冲

  1. DMA_DoubleBufferModeCmd(DMA1_Stream1, ENABLE);
复制代码

我们使用DMA时利用串口的空闲中断接收一帧一帧的数据。
在串口中断处理函数中对数据进行处理


  1. uint16_t this_time_rx_len = 0;        //当前剩余数据长度

  2. if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_IDLE) != RESET)        //判断是否为空闲中断
  3.     {
  4.         USART_ReceiveData(USART3);        //清除空闲中断标志位

  5.         if(DMA_GetCurrentMemoryTarget(DMA1_Stream1) == DMA_Memory_0)        //获取当前目标内存是否为 DMA_Memory_0
  6.         {
  7.             //重新设置DMA
  8.             DMA_Cmd(DMA1_Stream1, DISABLE);
  9.                                           this_time_rx_len = DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Stream1);        //获取当前剩余数据量
  10.                                        
  11.                                          DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream1, 18);        //重新设置数据量
  12.                                           
  13.                                          DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE);
  14.             if(this_time_rx_len == 18)        //接收成功18个字节长度
  15.             {
  16.                 //处理遥控器数据
  17.                 RemoteDataProcess(sbus_rx_buffer[1]);        //Memory_1
  18.             }

  19.         }
  20.         else        //获取当前目标内存是否为 DMA_Memory_1
  21.         {
  22.             //重新设置DMA
  23.             DMA_Cmd(DMA1_Stream1, DISABLE);
  24.                                           this_time_rx_len = DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Stream1);                //获取当前剩余数据量

  25.                                                 DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream1, 18);        //重新设置数据量

  26.                                                 DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE);

  27.             if( this_time_rx_len== 18)        //接收成功18个字节长度
  28.             {
  29.                 //处理遥控器数据
  30.                 RemoteDataProcess(sbus_rx_buffer[0]);        //Memory_0
  31.             }

  32.         }
  33.     }
复制代码

该逻辑在程序复位后,当一帧遥控器数据发送过来后,Memory0区域被填满18个字节,DMA自动指向Memory1,所以第一次进入中断处理函数时,获取内存指向的时候得到的指向是Memory1。
然后判断剩余数据大小是否为18,如果是则说明上一帧数据接收正常,可以对数据进行处理,如果不为18,则说明上一帧数据接收长度不正常,这时候就不对数据进行处理,当下一帧数据发送过来后对数据进行检验,正常后才对数据进行处理。

然后是第二种:
这里我们将BufferSize改为比一帧数据长度大的值(比18大),这样可以在一帧数据传输完成后不会因Counter值变0导致DMA指向下一内存区域。

  1. DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 36;
复制代码
  1. uint16_t this_time_rx_len = 0;        //当前剩余数据长度

  2. if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_IDLE) != RESET)        //判断是否为空闲中断
  3.     {
  4.         USART_ReceiveData(USART3);        //清除空闲中断标志位

  5.         if(DMA_GetCurrentMemoryTarget(DMA1_Stream1) == DMA_Memory_0)        //获取当前目标内存是否为 DMA_Memory_0
  6.         {
  7.             //重新设置DMA
  8.             DMA_Cmd(DMA1_Stream1, DISABLE);
  9.                                           this_time_rx_len = DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Stream1);        //获取当前剩余数据量  接收18字节,则剩余数据量为36-18=18
  10.                                        
  11.                                           DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream1, 36);        //重新设置数据量
  12.                                                 DMA1_Stream1->CR |= (uint32_t)(DMA_SxCR_CT);  //将DMA指向Memory1
  13.                                        
  14.                                                 DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE);
  15.             if(this_time_rx_len == 18)        //接收成功18个字节长度
  16.             {
  17.                 //处理遥控器数据
  18.                 RemoteDataProcess(sbus_rx_buffer[0]);        //Memory_0
  19.             }

  20.         }
  21.         else        //获取当前目标内存是否为 DMA_Memory_1
  22.         {
  23.             //重新设置DMA
  24.             DMA_Cmd(DMA1_Stream1, DISABLE);
  25.                                           this_time_rx_len = DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Stream1);                //获取当前剩余数据量 接收18字节,则剩余数据量为36-18=18

  26.                                                 DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream1, 36);        //重新设置数据量
  27.                                                 DMA1_Stream1->CR &= ~(uint32_t)(DMA_SxCR_CT);  将DMA指向Memory0

  28.                                                 DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE);

  29.             if( this_time_rx_len == 18)        //接收成功18个字节长度
  30.             {
  31.                 //处理遥控器数据
  32.                 RemoteDataProcess(sbus_rx_buffer[1]);        //Memory_1
  33.             }

  34.         }
  35.     }
复制代码

两种DMA双缓冲使用方法的区别
第二种方法和第一种方法的区别大同小异,这种方法由于将BufferSize设为比18大的值,也就是当第一帧数据传输完成后,Counter值不会自动填满,且内存区域还是指向Memory0,然后我们将剩余数据量保存下来,再将Counter值填满,接着把DMA指向Memory1,最后通过判断剩余数据量来决定是否对数据进行处理。

可以看到,在第一种方法下,我们并没有使用

  1. DMA1_Stream1->CR &= ~(uint32_t)(DMA_SxCR_CT);  将DMA指向Memory0
复制代码
  1. DMA1_Stream1->CR |= (uint32_t)(DMA_SxCR_CT);  将DMA指向Memory0
复制代码


这是因为当传输数据量和BufferSize大小一致时,完整接收完一帧数据后,DMA会自动指在向下一内存地址,因此在第二种方法中的手动改变内存指向就由DMA自动处理了。
————————————————
版权声明:水木皆Ming


收藏 评论1 发布时间:2023-1-3 18:18

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1个回答
YK1 回答时间:2024-9-23 20:58:50

请问一下,使用DMA双缓冲区进行数据的发送的时候,出现了重复发送数据的情况,请问该怎么解决呢?感觉主要是剩余文件数量达不到BUFFER_SIZE要求,带来的重复发送数据。

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