STM32 DMA简介

DMA，全称为：Direct Memory Access，即直接存储器访问， DMA 传输将数据从一个 地址空间复制到另外一个地址空间。当 CPU 初始化这个传输动作，传输动作本身是由 DMA 控制器 来实行和完成。典型的例子就是移动一个外部内存的区块到芯片内部更快的 内存区。像是这样的操作并没有让处理器工作拖延，反而可以被重新排程去处理其他的工 作。

DMA 传输对于高效能嵌入式系统算法和网络是很重要的。DMA 传输方式无需 CPU 直接 控制传输，也没有中断处理方式那样保留现场和恢复现场的过程，通过硬件为 RAM 与 I/O 设备 开辟一条直接传送数据的通路， 能使 CPU 的效率大为提高。

如图 所示， 两个 DMA 控制器有 12 个通道（DMA1 有 7 个通道， DMA2有5个通道）。DMA 控制器和 Cortex-M3 核心共享系统数据总线，执行直接存储器数据传输。当 CPU 和 DMA 同时访问相同的目标（RAM 或外设） 时， DMA 请求会暂停 CPU 访问系统总线达若干个周期，总线仲裁器执行循环跳读，以保证CPU 至少可以得到一半的系统总线带宽。

: ^4 Q7 x' _+ h; H- U  E' m

• DMA 处理
  

在发送一个事件后，外设向 DMA 发送一个请求信号 的箭头。DMA 控制器根据通道的优先权处理请求。当 DMA 需 送请求的外设时， DMA 控制器立即发送给它一个应答信号。外 号后，立即释放它的请求， 同时 DMA 控制器撤销应答信号

• 仲裁器
  

一个 DMA 控制器对应 8 个数据流，数据流包含要传输数据的源地址、目标地址、数据等信息。如果我们需要同时使用同一个 DMA 控制器多个外设请求时，那必然需要同时使用多个数据流，其中哪个数据流优先， 此时由仲裁器来选定。

仲裁器管理数据流方法分为两个阶段。第一阶段属于软件阶段，我们在配置数据流时可以通过寄存器设定它的优先级别，可以在 DMA_CCRx 寄存器中设置， 有最高优先级、高优先级、中等优先级和低优先级四个等级。第二阶段是硬件，如果两个请求有相同的软件优先级，则较低编号的通道比高编号的通道有较高的优先权。例如：通道 2 优先于通道 4。

. ?+ m* w9 p- t6 d  h, m

• DMA 通道
  

每个通道都可以在由固定地址的外设寄存器和存储器之间执行DMA 传输。DMA 的传输数据量是可编程， 可以通过 DMA_CCRx 寄存器中的PSIZE 和 MSIZE 位来进行编程，数据量最大可以达到 65535。DMA 的外设繁多， 例如 DMA1 控制器，从外设产生 7 个请求，通过逻辑或（例如通道 1 的三个 DMA 请求，这几个是通过逻辑或到通道 1 的，这样我们在同一时间，就只能使用其中的一个）输入到 DMA1 控制器，此时只有一个请求有效。

9 C3 [4 T1 m: I/ P& |
5 q# e: K) y8 a! w! M6 w

STM32 的 DMA 有以下一些特性：

●每个通道都直接连接专用的硬件 DMA 请求，每个通道都同样支持软件触发。这些功能 通过软件来配置。

● 在七个请求间的优先权可以通过软件编程设置(共有四级：很高、高、中等和低)，假如 在相等优先权时由硬件决定(请求 0 优先于请求 1，依此类推) 。

● 独立的源和目标数据区的传输宽度(字节、半字、全字)，模拟打包和拆包的过程。源和 目标地址必须按数据传输宽度对齐。

● 支持循环的缓冲器管理

● 每个通道都有 3 个事件标志(DMA 半传输， DMA 传输完成和 DMA 传输出错)，这 3 个 事件标志逻辑或成为一个单独的中断请求。

● 存储器和存储器间的传输

● 外设和存储器，存储器和外设的传输

● 闪存、 SRAM、外设的 SRAM、 APB1 APB2 和 AHB 外设均可作为访问的源和目标。

● 可编程的数据传输数目：最大为 65536

8 P6 I; E, o+ n( N' B  i/ e

STM32串口DMA使用详解

本次我们使用的硬件环境是之前开源的板子，falling-star board，使用串口1。

cubemx配置

关于时钟配置、串口基本配置请参看：cubemx的正确打开方式一文

接下来直接进入配置串口DMA：

选择串口1，基本参数如图，都是老生常谈了，easy~

' w3 U- J( v$ t' y/ S
+ ~3 l5 o3 g9 c8 P9 s2 X/ U, m

选择DMA Settings，主要有一下几个地方，基本上不需要改动，根据自己的使用情况确认即可，需要注意的是，发送和接收并不是一定要成对出现的，可以只选择DMA发送或者DMA接收

中断设置，DMA中断可以配置，可以不配置，同样也是根据自己的实际需求情况，串口中断需要配置，下面会用到，优先级根据自己任务的优先级确定，分好“轻重缓急”即可

' E# _  A5 w; O& \
6 d7 [( t; S2 P

配置非常简单，主要是在此前串口功能基础上添加DMA功能，over

串口DMA代码设计串口DMA源码API介绍

上面提到的配置项，都封装在一个结构体里面

1. /** @defgroup DMA_Exported_Types DMA Exported Types
   
2.   * @{
   / y# f* D: H( u5 F+ ~
3.   */
   
4. 
   
5. /**
   , k1 _$ p, Y! q6 o  G
6.   * @brief  DMA Configuration Structure definition
   
7.   */
   
8. typedef struct
   6 T* B/ D9 G6 \% g
9. {
   
10.   uint32_t Direction;                 /*!< Specifies if the data will be transferred from memory to peripheral,
    4 A6 h  H" K9 y1 j! F
11.                                            from memory to memory or from peripheral to memory.
    
12.                                            This parameter can be a value of @ref DMA_Data_transfer_direction */
    
13. 
    4 _, o! U* E* i; R3 q$ Y$ m
14.   uint32_t PeriphInc;                 /*!< Specifies whether the Peripheral address register should be incremented or not.
    - n6 x0 ]  r9 A' ?& F) j$ ?6 O
15.                                            This parameter can be a value of @ref DMA_Peripheral_incremented_mode */
    3 u/ ~$ I/ L2 m! m; R; Q
16. 
    
17.   uint32_t MemInc;                    /*!< Specifies whether the memory address register should be incremented or not.
    + _2 e* m$ Y: ~/ r; C% w8 s' O/ C
18.                                            This parameter can be a value of @ref DMA_Memory_incremented_mode */
    8 H% D5 c9 H' \; o) Z- {
19. 
    : K" }# n+ z1 R0 g% L
20.   uint32_t PeriphDataAlignment;       /*!< Specifies the Peripheral data width.
    2 ^! Q3 ?; F" d: R, R
21.                                            This parameter can be a value of @ref DMA_Peripheral_data_size */
    
22. 
    
23.   uint32_t MemDataAlignment;          /*!< Specifies the Memory data width.
    
24.                                            This parameter can be a value of @ref DMA_Memory_data_size */
    
25. 
    3 ~% C% x3 H3 ]8 x6 ?1 X
26.   uint32_t Mode;                      /*!< Specifies the operation mode of the DMAy Channelx.
    
27.                                            This parameter can be a value of @ref DMA_mode
    , A: E& a& @4 T: h  S* u) h
28.                                            @note The circular buffer mode cannot be used if the memory-to-memory
    
29.                                                  data transfer is configured on the selected Channel */
    . x, `: ^: J' Z5 g6 E. Z0 o: u
30. 
    
31.   uint32_t Priority;                  /*!< Specifies the software priority for the DMAy Channelx.
    2 U) Z% K/ i# f% m: `
32.                                            This parameter can be a value of @ref DMA_Priority_level */
    8 `  T& u( c8 o3 ?/ ]4 ?7 H
33. } DMA_InitTypeDef;

复制代码

关于DMA的函数不多，本次用到DMA的初始化，开始发送函数

& h) |* [3 V7 W$ ?; B! ?# U

串口中关于DMA的部分主要有这几个函数，还有一些关于中断、DMA标志等的一些宏定义，就不在一一列举了，需要用的时候大家知道去库函数中去找就可以了

! ~! f9 j% e% C& J2 N

/ v4 k" S8 Q8 \/ K9 }, h, {- v

串口DMA初始化部分：

1. void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
   % y4 w0 y3 a# P( U7 Y
2. {
   
3. 
   : W/ j1 }7 C8 P" G. T0 Q* [
4.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
   
5.   if(uartHandle->Instance==USART1)
   
6.   {
   6 G) ~) T) O) k2 N4 r9 K
7.   /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 0 */
   " y/ i3 M+ U/ ^; v0 R$ @
8. 
   
9.   /* USER CODE END USART1_MspInit 0 */
   ) f& S6 {$ g: J" U1 @
10.     /* USART1 clock enable */
    0 H' m: M( a( ~
11.     __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();
    9 w5 q" u' i' L. ~& N8 U
12. 
    
13.     __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    8 K' W, r8 `1 K& M9 t
14.     /**USART1 GPIO Configuration
    ' B! Y$ ~: z" T
15.     PA9     ------> USART1_TX
    
16.     PA10     ------> USART1_RX
    1 z+ d& @1 g. f* `: ^- c5 L
17.     */
    ; u4 b1 G/ \# Z% i8 O
18.     GPIO_InitStruct.Pin = User_UART_TX_Pin;
    
19.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    % h% R6 X' \2 i$ V2 v; }1 E# ^
20.     GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
21.     HAL_GPIO_Init(User_UART_TX_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
    
22. 
    * U) A/ H& F* ]: l$ x& U  Y" Y: |3 _
23.     GPIO_InitStruct.Pin = User_UART_RX_Pin;
    
24.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    0 h% C/ m* h$ [2 u3 b% {; w3 Y3 T9 \
25.     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    9 j8 b8 N/ ~; @6 {0 h; d
26.     HAL_GPIO_Init(User_UART_RX_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
    # w" i& q0 A0 ^9 \- C! C
27. 
    
28.     /* USART1 DMA Init */
    
29.     /* USART1_TX Init */
    
30.     hdma_usart1_tx.Instance = DMA1_Channel4;
    ! ~; o1 L( ?0 p7 M0 S# G
31.     hdma_usart1_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
    
32.     hdma_usart1_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    
33.     hdma_usart1_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    5 \& o. J6 S% y" Q$ s
34.     hdma_usart1_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    
35.     hdma_usart1_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
    6 C* E& o" q7 @" B8 |
36.     hdma_usart1_tx.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;
    0 W' o! x: W+ a2 V% r
37.     hdma_usart1_tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;
    , ]* m+ `3 C* [* Z; ~
38.     if (HAL_DMA_Init(&hdma_usart1_tx) != HAL_OK)
    
39.     {
    0 a* Z- E# B- k! S
40.       Error_Handler();
    
41.     }
    
42. 
    
43.     __HAL_LINKDMA(uartHandle,hdmatx,hdma_usart1_tx);
    
44. 
    
45.     /* USART1_RX Init */
    5 t3 p/ j: w& v2 c. _! Q8 F" z! N, }( X
46.     hdma_usart1_rx.Instance = DMA1_Channel5;
    1 Y0 N& H/ F) z. `' {
47.     hdma_usart1_rx.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
    
48.     hdma_usart1_rx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    " ]: @# y/ {% \+ g
49.     hdma_usart1_rx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    
50.     hdma_usart1_rx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    % b8 z  A' O1 q9 x
51.     hdma_usart1_rx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
    9 O5 a" V! @4 W* A9 ?, U4 y1 T
52.     hdma_usart1_rx.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;
    : g1 i8 ^, ^0 Z9 M2 M( l8 z  u
53.     hdma_usart1_rx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;
    
54.     if (HAL_DMA_Init(&hdma_usart1_rx) != HAL_OK)
    / X0 ^8 h/ G  J$ s' _. f
55.     {
    
56.       Error_Handler();
    
57.     }
    
58. 
    8 c" K5 p! X, \9 F4 }
59.     __HAL_LINKDMA(uartHandle,hdmarx,hdma_usart1_rx);
    
60. 
      ~0 m2 O5 D. g" O; E
61.     /* USART1 interrupt Init */
    
62.     HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);
    / i) ^/ z" k. N0 V! }
63.     HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);
    0 b9 r+ L5 K+ c& c5 C$ |/ g
64.   /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */
    . r' L5 K  B+ c6 X( ~& n
65. 
    $ Q+ ^9 N+ |# u) V* W
66.   /* USER CODE END USART1_MspInit 1 */
    # \, I: w3 X+ _
67.   }
    
68. }

复制代码

4 k* }. ^0 R( ~8 f, o8 n3 KDMA发送设计

发送非常简单，都不知道该怎么介绍...发送对应DMA的方向是内存到外设，我们只需要把数据装入相应的内存中，调用发送的API即可：

1. /******************************************************
     e! Y$ j5 c: x6 c8 V
2. * Brief     : DMA传输函数
   $ ?" n8 c+ i# O1 s8 F) U+ X
3. * Parameter :
   $ }; [0 x! f- \# ]$ U
4. *           *pData: 要传输的数据
   8 c  _# E4 }4 l
5. * Return    : None.
   # {1 g. N/ t5 G- K# _( }% N# X. h
6. *******************************************************/
   
7. void User_uartdma_Transmit(const char *pData)
   
8. {
   
9. HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,(uint8_t *)pData,strlen(pData));
   / ?$ m3 ?; ^4 K7 g# {: M8 T9 F
10. }

复制代码

1 U! D1 J, T1 A2 c- L8 n

根据DMA的原理，我们发送的时候是不影响CPU的正常工作的，效果应该类似于操作系统的多任务执行，现在我们只需要在初始化时候打开DMA发送数据，串口助手监控，主函数什么都不干，数据不断在发送

此时如果添加两个LED流水灯，是完全不受发送数据影响的，效果就不放了，相信小飞哥...

; s. U( g0 R8 ^( }! D' u5 a
9 g7 b( ^( |; r: A& f0 ]
4 d, h' A4 D) O2 F3 Z6 p/ H

不信你看~

发送的是非常简单的，好像这里也没体现出来，使用DMA发送有什么好处，其实在LCD驱动的时候，当有图片等大数据量的数据需要传输的时候，使用DMA是种非常好的方式

* |( Q$ q  |4 B, \

DMA接收设计

聊起串口数据接收，我们最先接触的可能是，中断接收，来一字节进一次中断，通过定时器超时判断一帧数据结束。

但是小伙伴们有没有考虑过一个事情，数据量很大，串口一直进中断，对MCU带来的负荷是非常大的，这种方式就显得不那么美好了。

哲学上讲，矛盾是推动社会进步的源泉，没错，鉴于此种情况，我们换一种方式来处理，DMA+串口空闲中断的方式，我相信，这种方式你一用就会喜欢上~

具体的设计思路是：

1、开启串口1中断

2、开启串口1空闲中断

3、打开串口DMA接收

4、判断空闲中断标志是否置位

5、数据接收完成，主函数打印接收到的数据

先来封装几个函数：

1. /******************************************************
   # {) I/ S: t: H0 Z# t! u* X
2. * Brief     : 串口DMA 初始化，初始化除了cubemx配置之外的部分
   - [% K) }/ X5 w
3. * Parameter :
   & ?" C# v7 H, ]) u  O
4. *           :
   
5. * Return    : None.
   
6. *******************************************************/
   
7. void User_uartdma_Init(void)
   ! G2 H4 J3 N: n' L
8. {
   4 J, }# F& q* h9 D/ H. @
9. //失能串口DMA传输
   8 M$ j, |/ l2 L
10. HAL_UART_DMAStop(&huart1);
    
11. //使能串口1接收中断
    2 P/ ^7 c+ E5 }$ z
12. __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_RXNE);
    
13. //使能串口1空闲中断
    5 g4 [& ]/ l. ~
14. __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_IDLE);
    
15. //使能串口DMA接收
    
16. HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,UserUartDma.RxBuffer,Max_RecLen);
    # k1 q& f4 |) D. E7 q* d% ?8 J# X
17. }

复制代码

1. /**
   
2.   * @brief  DMA接收函数
   
3.   * @param  htim TIM Base handle
   : X) C6 c, p! M9 Q- h" R
4.   * @retval HAL status
   
5.   */
   ! e& Q1 @; A; Y. w
6. void User_uartdma_Receive(uint8_t *recData,uint16_t rec_len)
   $ o# c3 N* z/ K% w8 I) G
7. {
   
8. HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,recData,rec_len);
   . R, ^7 j0 m0 G" M
9. }
   ) w0 d* w. B+ ?9 U9 B) T1 F* s: }
10. 
    * x9 b. Z  z8 i( W, D/ e: E

复制代码

主函数：

1. /**
   6 v5 ^( n9 F. }& ?" M3 c
2.   * @brief This function handles USART1 global interrupt.
   : y. U1 o3 U! y9 i9 \- ~
3.   */
   
4. void USART1_IRQHandler(void)
   
5. {
   2 L, r( ~; ^) G  Q, q( _/ b7 Z; J: ^
6.   /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
   $ h& b/ ]7 i! W* [! G  h$ A
7. uint32_t idle_flag_temp = 0;
   ( Z/ e- J) o; Z4 M$ Z, I
8. uint16_t len_temp = 0;
   6 O# t: ]3 E, j- X8 C7 N5 G
9.   /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
   
10.   HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
    
11.   /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
    
12. idle_flag_temp = __HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE);
    , Q$ h8 J: F/ g$ A6 ?" C
13. 
    
14. if(idle_flag_temp)
    & D" [, F' l9 L  O4 S+ J, m
15. {
    & w% ~9 [8 Z1 o( S) F
16.   __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE);
    & K, m6 h8 g: \4 M
17.   HAL_UART_DMAStop(&huart1);
    
18.   
    / F5 a; M6 C4 p) X8 L
19.   len_temp = __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx);
    
20.   
    7 p, Q) x* [& S. ~! y
21.   UserUartDma.RecDat_len = Max_RecLen - len_temp;  
    ; m$ v2 {& q% L' Z& g. B
22.   UserUartDma.rec_endFlag = 1;
    # g, M. G& e, }2 m, ?( _
23.   
    
24. }
    / q: D& ~" y- P( z$ Z( K- y' N' B
25.   __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_RXNE);
    6 v* C9 _  z! |3 K& Z3 t
26.   HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,UserUartDma.RxBuffer,Max_RecLen);  
    
27.   /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
    : {$ p) j9 {7 Y3 d) B4 U8 `: M
28. }

复制代码

2 g" B+ ?; a# z0 j6 b' ]5 I" ?

演示效果：

# k6 b+ f8 t- {. K8 Q# h$ T
+ }1 d8 h0 ]) c

转载自： Embedded小飞哥
4 ]; B; X; z3 J! S$ d如有侵权请联系删除
3 s5 @5 o, c3 x, c6 F
1 s. e5 @2 k3 h. H1 n  l
. y; K# Q8 G. G