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

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文章简介:	STM32的DMA双缓冲模式详解

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。

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。

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）

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。

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

DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
% ?& k: x \1 a

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

uint8_t sbus_rx_buffer[2][18u]; //double sbus rx buffer to save data' T+ }) A+ C/ u) ?3 G

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。

DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 18;
, ?; q. }( Q* l# ~' ~# W

复制代码

然后配置好双缓冲的两个内存区域地址

DMA_InitStruct.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)&sbus_rx_buffer[0][0];) {+ l) P" J5 t5 s8 e+ W4 q9 ]

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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

DMA_DoubleBufferModeConfig(DMA1_Stream1,(uint32_t)&sbus_rx_buffer[1][0],DMA_Memory_0); //first used memory configuration
; ]+ v1 T" t |& _& K

复制代码

启动DMA双缓冲

DMA_DoubleBufferModeCmd(DMA1_Stream1, ENABLE);2 ^0 `, E* J1 z$ B

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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

4 K P( ]5 m1 A5 N& `
uint16_t this_time_rx_len = 0; //当前剩余数据长度" J* H, s9 N8 s# I ~' a; T
0 `5 e3 ^5 F1 v
if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_IDLE) != RESET) //判断是否为空闲中断( D9 o+ M; T2 O5 O6 d
{
) o$ T' }% z& |' t9 P+ j' j, ?1 y; [
USART_ReceiveData(USART3); //清除空闲中断标志位
% |6 j7 o: _" w1 ^7 Y8 @4 I
' z* J4 |3 O4 Q; ^
if(DMA_GetCurrentMemoryTarget(DMA1_Stream1) == DMA_Memory_0) //获取当前目标内存是否为 DMA_Memory_0* s: g; U7 Z1 C7 D7 |
{
1 v* C2 N8 h- H1 B( p9 ~. w
//重新设置DMA
+ [; m7 q4 S# u% m; F7 `8 N; ]
DMA_Cmd(DMA1_Stream1, DISABLE);
5 Q' @! `5 H e7 M( g6 k
this_time_rx_len = DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Stream1); //获取当前剩余数据量
9 @& S! R; s5 n& I# l
% s& i' }. V( I8 O# X' q' X. u B
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream1, 18); //重新设置数据量
* s5 B: k5 r6 W/ ?
0 d# p X6 j8 P6 \
DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE);
1 ?# g( ~$ j* J5 L
if(this_time_rx_len == 18) //接收成功18个字节长度
9 ?5 l* c& \- L6 R+ s9 T
{
# `8 @- }+ t: ~5 M6 {
//处理遥控器数据
- k: n: [' X5 ~
RemoteDataProcess(sbus_rx_buffer[1]); //Memory_1. F% e- B9 W0 e( G ^0 `5 }
}
J/ X5 H! k- R# f4 S, i% W# C
: `4 w p$ ?5 z2 O% C
}* e# c- }. N H& y
else //获取当前目标内存是否为 DMA_Memory_1
2 E. g+ Z6 n; Q6 i7 F* ~6 B
{
- f r! x! o; x1 A: J9 S9 Z
//重新设置DMA# v* X% `# D5 M6 l! `
DMA_Cmd(DMA1_Stream1, DISABLE);
3 }5 F5 z" U/ T, _' a% I
this_time_rx_len = DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Stream1); //获取当前剩余数据量1 M; }$ F5 a0 d4 D( y
0 g6 x. h9 ^4 z/ W8 Z' [
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream1, 18); //重新设置数据量6 x1 Q( x, ~- F9 Q# A
0 H( A0 u' h) e8 f) O% E( ^/ J8 p) M
DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE);4 z9 \* m Q! v& m; ~9 q# l8 Z5 X
2 i e( ~- z; D
if( this_time_rx_len== 18) //接收成功18个字节长度
5 c. H8 b$ x; N9 q- M5 R$ W
{
5 m6 O- G O* Y& X7 r, o
//处理遥控器数据
& N4 t0 b9 S; I: ?: N
RemoteDataProcess(sbus_rx_buffer[0]); //Memory_0
# @0 S. V( q) A' k2 g: P6 p1 n
}# {' F: ]7 h! ]& Z( G5 M3 l7 p' N
5 @6 J3 N- M2 C( E: a
}
! B$ t9 V+ c6 ^
}
7 B) @8 z3 b7 v K# p0 ~7 v

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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。

DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 36;
+ e* I% X( I7 s, z N$ ]: {

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uint16_t this_time_rx_len = 0; //当前剩余数据长度
0 @- o5 c! D# D0 l: J- f
7 ^7 B5 H+ A" l% Q) Y# g; y
if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_IDLE) != RESET) //判断是否为空闲中断
' U8 y/ W+ M8 V
{( {; K1 X4 J+ b# h; D5 z% C
USART_ReceiveData(USART3); //清除空闲中断标志位6 ?, s+ _7 u' K& ?% O
6 D: j( @" H3 H9 N0 Z' z. l
if(DMA_GetCurrentMemoryTarget(DMA1_Stream1) == DMA_Memory_0) //获取当前目标内存是否为 DMA_Memory_0
8 r8 { i( Z" `, Z& K& @% U& ~
{/ R* Q4 {/ q+ ]
//重新设置DMA
* F$ F: o& W4 _
DMA_Cmd(DMA1_Stream1, DISABLE);7 o" W9 j' L6 l% ]7 j
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
) V& J+ w# N( B$ b: d( u" V; ^
5 Y2 O) R' _# a2 j6 i8 d0 E/ w# U
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream1, 36); //重新设置数据量
# R& T+ y/ S4 o& _( A# j; |
DMA1_Stream1->CR |= (uint32_t)(DMA_SxCR_CT); //将DMA指向Memory17 A2 E& v; e) P. C/ a
8 S- U. [4 c& C2 o
DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE);, [! J' z8 }1 w. j$ d: f
if(this_time_rx_len == 18) //接收成功18个字节长度4 `* y- }2 S* p
{
1 I6 ^* \! s3 ^5 \ y
//处理遥控器数据
$ [/ S' q5 e8 W7 W) _
RemoteDataProcess(sbus_rx_buffer[0]); //Memory_0
9 i1 j$ V! N( y% a0 i
}
& c! H, `8 s2 g; U0 \6 G. G* e* u& q
( M* A# w8 G& \0 k/ ~: k" \4 O
}
# k, U& ]9 j* k: @% U4 g1 m
else //获取当前目标内存是否为 DMA_Memory_19 B8 n$ {" G6 D
{+ z, D# L: K) B
//重新设置DMA0 i0 j% V0 j* G7 k j% f
DMA_Cmd(DMA1_Stream1, DISABLE);- X8 h6 _: V/ |* p, a
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
, f% E! N' F# {* d. L
, R0 y7 R5 L; V( k
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream1, 36); //重新设置数据量& u2 ~; F7 u" V+ {
DMA1_Stream1->CR &= ~(uint32_t)(DMA_SxCR_CT); 将DMA指向Memory0
7 c) p. l& H* Y1 t$ g. j: c) V# K9 E8 E: I
DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE);
! k8 a$ W, Y! G" j) Q
5 |$ J5 b& \4 f6 C
if( this_time_rx_len == 18) //接收成功18个字节长度
4 ]: g, R! [/ V1 X/ p$ \; G. P
{
9 U6 T* ^& W6 |1 l5 I% J6 b- x
//处理遥控器数据
' X4 u; c3 q$ M$ M
RemoteDataProcess(sbus_rx_buffer[1]); //Memory_1
( S$ ^/ w8 ]# ^$ X6 e0 e/ v3 F
}0 A# a2 c$ h; l Q# N' V
4 P- h/ [: P4 p: v& u
}
; G6 X+ P! d4 p- S
}
% Y8 h. G2 b5 g

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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