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。

  j) z3 C7 b8 [/ w$ C7 ~

% Z5 z3 a8 ?5 r" `

• DMA 处理
  8 Z6 p+ ]7 V+ ?7 k! V

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

. k3 S# m2 C  }0 q) d

• 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。

• DMA 通道
  7 N! E; t9 ~& ^' y  r4 e2 [

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 [7 ^. b6 v  i7 P

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

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。

4 v) g& t: p4 F3 R, W$ p  E: v

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~

2 f! W' r7 @: X5 t' C. @

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

% \& _& A0 Q& \& a
9 e* V( x  c4 M! \$ S
- P. r( v; U+ t

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.   * @{
   5 _' t# E& ]  R% r% _& K
3.   */
   
4. 
   ) R6 [3 C+ v* ?
5. /**
   , H5 ]9 g# t6 e1 L+ k9 U
6.   * @brief  DMA Configuration Structure definition
   
7.   */
   
8. typedef struct
   8 @6 r& L0 f/ _
9. {
   
10.   uint32_t Direction;                 /*!< Specifies if the data will be transferred from memory to peripheral,
    / W$ K/ {; Z" j( T: s
11.                                            from memory to memory or from peripheral to memory.
    % g# v: B: Q% @' @1 M) X" {' C) ~
12.                                            This parameter can be a value of @ref DMA_Data_transfer_direction */
    - V9 G: ~' _, G$ W
13. 
    
14.   uint32_t PeriphInc;                 /*!< Specifies whether the Peripheral address register should be incremented or not.
    / p, Q% C9 _4 V2 E8 R1 r+ z) [
15.                                            This parameter can be a value of @ref DMA_Peripheral_incremented_mode */
    , c4 X: K6 G3 V2 N+ w, a3 T
16. 
    % Y1 m) j) k& ?& n1 X3 a
17.   uint32_t MemInc;                    /*!< Specifies whether the memory address register should be incremented or not.
    
18.                                            This parameter can be a value of @ref DMA_Memory_incremented_mode */
    
19. 
    
20.   uint32_t PeriphDataAlignment;       /*!< Specifies the Peripheral data width.
    
21.                                            This parameter can be a value of @ref DMA_Peripheral_data_size */
    ! \# w3 X7 N2 s3 U8 n
22. 
    4 [) i) u! l: b0 b% @
23.   uint32_t MemDataAlignment;          /*!< Specifies the Memory data width.
    
24.                                            This parameter can be a value of @ref DMA_Memory_data_size */
    
25. 
    
26.   uint32_t Mode;                      /*!< Specifies the operation mode of the DMAy Channelx.
    
27.                                            This parameter can be a value of @ref DMA_mode
    
28.                                            @note The circular buffer mode cannot be used if the memory-to-memory
    ! X3 Q) _0 V  ?  p0 B9 f5 g
29.                                                  data transfer is configured on the selected Channel */
    
30. 
    
31.   uint32_t Priority;                  /*!< Specifies the software priority for the DMAy Channelx.
    3 Y: h3 L, }, K
32.                                            This parameter can be a value of @ref DMA_Priority_level */
    2 M" R2 q0 T5 ^6 ^7 L# m) C9 R) K( u" I$ A
33. } DMA_InitTypeDef;

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1 G1 D, G; G- [4 q9 [

关于DMA的函数不多，本次用到DMA的初始化，开始发送函数

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

6 A, {. K+ V5 R$ }0 c

串口DMA初始化部分：

1. void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
   
2. {
   / K& ^8 d# ?# i5 v" y
3. 
   ! b" d( t  E' H
4.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
   6 N* f" h0 e8 H) B& B% H" a/ M9 t
5.   if(uartHandle->Instance==USART1)
   " y6 r- X0 Y' s/ J6 Q
6.   {
   
7.   /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 0 */
   # C2 f2 M) @3 a# ]' S/ e3 `/ v: \
8. 
   7 \% q+ y; A5 t! I  Z/ e. @2 \
9.   /* USER CODE END USART1_MspInit 0 */
   
10.     /* USART1 clock enable */
    , ^! e$ U9 G% O  |& Q7 [) r
11.     __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();
    / H6 \8 S2 K% a  |0 B& ]) z
12. 
    9 v' b* T% i1 I' T3 {7 x' i
13.     __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    
14.     /**USART1 GPIO Configuration
    
15.     PA9     ------> USART1_TX
    9 T* {4 ]* I" A( X' `5 o- M
16.     PA10     ------> USART1_RX
    
17.     */
    " l0 q! i7 O% D: ]* {- Y
18.     GPIO_InitStruct.Pin = User_UART_TX_Pin;
    
19.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    
20.     GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    ( S! u8 b9 T1 c1 v
21.     HAL_GPIO_Init(User_UART_TX_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
    
22. 
    9 L2 n  |. a2 w7 q
23.     GPIO_InitStruct.Pin = User_UART_RX_Pin;
    
24.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    
25.     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
26.     HAL_GPIO_Init(User_UART_RX_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
    / r, {; f3 ^0 ~) j: ]
27. 
    * [) {9 y6 _4 k
28.     /* USART1 DMA Init */
    
29.     /* USART1_TX Init */
    
30.     hdma_usart1_tx.Instance = DMA1_Channel4;
    " ?9 K! B; A* M/ |5 R8 x
31.     hdma_usart1_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
    3 B& y6 i/ T3 i. x6 z" Z6 `
32.     hdma_usart1_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    
33.     hdma_usart1_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    
34.     hdma_usart1_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    
35.     hdma_usart1_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
    " S+ G# o- b1 x* o8 q1 t
36.     hdma_usart1_tx.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;
    
37.     hdma_usart1_tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;
    - S/ n5 [1 [6 c3 l" t
38.     if (HAL_DMA_Init(&hdma_usart1_tx) != HAL_OK)
    
39.     {
    4 ~) b/ n9 t- t  g( U' C* x
40.       Error_Handler();
    ; \/ Z1 ]' X% S
41.     }
    4 ?0 B- s! n6 d( Z
42. 
    
43.     __HAL_LINKDMA(uartHandle,hdmatx,hdma_usart1_tx);
    9 w5 f) t* z; K
44. 
    $ P' `% L+ i. {/ S* `* l8 W# n& d( M
45.     /* USART1_RX Init */
    7 l3 H, V$ {8 S7 g1 h5 I) G
46.     hdma_usart1_rx.Instance = DMA1_Channel5;
    " u' c/ t1 z, _9 o
47.     hdma_usart1_rx.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
    
48.     hdma_usart1_rx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    
49.     hdma_usart1_rx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    * i7 }% J+ I6 R$ O; v3 V! K, x
50.     hdma_usart1_rx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    " i( U* H; x3 c- D3 f" {7 f
51.     hdma_usart1_rx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
    * Z  A  @; u; D" I% l5 L2 C: `
52.     hdma_usart1_rx.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;
    
53.     hdma_usart1_rx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;
    / ]/ L9 ], `; [
54.     if (HAL_DMA_Init(&hdma_usart1_rx) != HAL_OK)
    
55.     {
    
56.       Error_Handler();
    ( C0 B2 T6 P* U0 p" q' ]
57.     }
    
58. 
    
59.     __HAL_LINKDMA(uartHandle,hdmarx,hdma_usart1_rx);
    5 K) ~% u( z' D) b: e& N
60. 
    4 x' D  c. y, w. }1 |
61.     /* USART1 interrupt Init */
    . h1 i9 s' j* S8 W
62.     HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);
    9 X$ D' |$ ]% [: l1 M
63.     HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);
    ! _& |! ~2 m3 F$ N7 @4 K( s7 a/ Y
64.   /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */
    
65. 
    
66.   /* USER CODE END USART1_MspInit 1 */
    0 m, H$ _9 n6 e
67.   }
    9 G& g* g% V8 _) C9 z. u, @8 g
68. }

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6 y! c9 m% \8 y; H. y; pDMA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. /******************************************************
   ( Z1 [+ F6 b3 q1 ?) G- H1 M+ g) v
2. * Brief     : DMA传输函数
   - r* ]) F5 n1 Z; ^1 L
3. * Parameter :
   $ n$ B  s3 y9 K% p
4. *           *pData: 要传输的数据
   
5. * Return    : None.
   0 h* n; J; S! l
6. *******************************************************/
   3 Z7 r% c1 [5 F
7. void User_uartdma_Transmit(const char *pData)
   
8. {
   9 E9 L9 `$ B/ ^/ z* I. Q# U
9. HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,(uint8_t *)pData,strlen(pData));
   
10. }

复制代码

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...

! n5 i  R7 Q/ p  G$ O$ ?$ z' y9 }' y

不信你看~

9 ~7 Y; Y8 O' g! t! P# n

4 E9 n0 V5 K! ]2 D4 ?/ k

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

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. /******************************************************
   
2. * Brief     : 串口DMA 初始化，初始化除了cubemx配置之外的部分
   
3. * Parameter :
   1 o, d; |- r$ @, c) W
4. *           :
   
5. * Return    : None.
   3 ^8 p4 s% X+ z3 h, I  c# F  N
6. *******************************************************/
   
7. void User_uartdma_Init(void)
   # C" U8 K" {2 L* n/ ^5 _( ^7 a
8. {
   
9. //失能串口DMA传输
   0 T& m+ y  S; Q6 z+ R
10. HAL_UART_DMAStop(&huart1);
    # F" ?! z5 d0 ?4 h( x4 `
11. //使能串口1接收中断
    
12. __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_RXNE);
    
13. //使能串口1空闲中断
    
14. __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_IDLE);
    
15. //使能串口DMA接收
    2 _% z) i6 q7 V& L1 a: k
16. HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,UserUartDma.RxBuffer,Max_RecLen);
    ' A0 V; n3 ~2 L0 n: {+ P, j4 I+ t
17. }

复制代码

1. /**
   
2.   * @brief  DMA接收函数
   5 _: s1 }9 D% C- c& A. ~
3.   * @param  htim TIM Base handle
   9 u, O; f6 F; s8 n+ ~0 L0 _) K4 O4 p
4.   * @retval HAL status
   $ M9 P) K6 F9 V: i5 u9 @, J
5.   */
   
6. void User_uartdma_Receive(uint8_t *recData,uint16_t rec_len)
   
7. {
   
8. HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,recData,rec_len);
   
9. }
   
10. 
    8 s# z# z1 R: v" ^1 C& Q1 H, V

复制代码

# h& v1 L' A7 e4 {5 P+ |

主函数：

1. /**
   4 H& f: x% `) r9 p
2.   * @brief This function handles USART1 global interrupt.
   : [+ R' n) `% P) Y; s! ?$ o
3.   */
   
4. void USART1_IRQHandler(void)
   
5. {
   
6.   /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
   
7. uint32_t idle_flag_temp = 0;
   
8. uint16_t len_temp = 0;
   
9.   /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
   
10.   HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
    ( L! A7 C& Q; K) A; q
11.   /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
    $ j$ b. Y9 {3 j  w, v- ]" E. d5 r4 K2 k
12. idle_flag_temp = __HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE);
    
13. 
    
14. if(idle_flag_temp)
    6 v  N- Q# ?2 l: A# J; r+ O
15. {
    3 {8 ?" S& Q3 K$ @) t3 \- ?# U3 D
16.   __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE);
    
17.   HAL_UART_DMAStop(&huart1);
    + {* E9 M" U- M# U* d* O
18.   
    
19.   len_temp = __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx);
    , M2 m" D$ i& |0 t/ z1 X
20.   
    
21.   UserUartDma.RecDat_len = Max_RecLen - len_temp;  
    $ q8 b! X) I* c: H; d0 a
22.   UserUartDma.rec_endFlag = 1;
    
23.   
    % W" ?0 S* {( w. f# B5 }4 L
24. }
    
25.   __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_RXNE);
    
26.   HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,UserUartDma.RxBuffer,Max_RecLen);  
    
27.   /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
    
28. }

复制代码

! R6 ~$ \7 ^: Q

演示效果：

5 R: A) D) F5 j1 B


2 ^0 P/ w  r, S' u& K8 N! R7 q转载自： Embedded小飞哥
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7 Z1 c1 r: @5 u
9 e  E6 g2 q/ i) t3 C% g