DMA——STM32F407ZGT6

DMA简介

DMA（Direct Memory Access）直接存储器存取

DMA可以提供外设和存储器或者存储器和存储器之间的高速数据传输，无须CPU干预，节省了CPU的资源。

DMA的作用就是解决大量数据转移过度消耗CPU资源的问题，有了DMA得CPU可以更加专注的实用的的操作——计算、控制等。外围设备可以通过DMA控制器直接访问内存，与此同时，CPU可以继续执行程序。DMA传输期间，DMA控制器接管了总线的控制权。在DMA传输结束后，DMA控制器将总线的控制权交给CPU。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。（CPU控制DMA开启、关闭）

附：存储器映像

STM32F407的DMA

        STM32的两个 DMA 控制器总共有 16 个数据流（每个控制器 8 个通道），每一个 DMA 控制器都用于管理 一个或多个外设的存储器访问请求。每个数据流总共可以有多达 8 个通道（或称请求）。每个通道都有一个仲裁器，用于处理 DMA 请求间的优先级。

        每个通道都支持软件触发（存储器到存储器）和特定的硬件触发（存储器到外设，触发一次转运一次）

DMA 的数据传输方向方式共有四种：

1.外设到内存

2.内存到外设

3.内存到内存

4.外设到外设（保留模式，基本不用）

DMA控制器提供两个 AHB 主端口：AHB 存储器端口（用于连接存储器）和 AHB 外设端口 （用于连接外设）。但是，要执行存储器到存储器的传输，AHB 外设端口必须也能访问存储器。

但需要注意的是，只有DMA2能够实现内存到内存的传输。

DMA基本结构

DMA请求

如果外设要想通过 DMA 来传输数据，必须先给 DMA 控制器发送 DMA 请求， DMA 控制器根据通道优先级处理该请求。控制器会给外设一个应答信号，当外设 应答后且 DMA 控制器收到应答信号之后，就会启动 DMA 的传输，直到 传输完毕。

数据宽度与对齐

数据转运+DMA

ADC扫描模式+DMA

通道选择

DMA1和DMA2均有8个数据流，每个数据流都与一个 DMA 请求相关联，此 DMA 请求可以从 8 个可能的通道请求中选出。 每个通道都有一个仲裁器，用于处理DMA 请求间的优先级。此选择由 DMA_SxCR 寄存器中的 CHSEL[2:0] 位控制。

下面为DMA1和DMA2的请求映射关系：

仲裁器

仲裁器为两个 AHB 主端口（存储器和外设端口）提供基于请求优先级的 8 个 DMA 数据流请 求管理，并启动外设/存储器访问序列。

优先级管理分为软件和硬件，软件部分由数据流的优先级（DMA_SxCR寄存器种）决定，硬件部分由流的编号决定，机制类似中断硬件编号。

FIFO直接模式和阈值突发模式

1.直接模式（禁止FIFO）：不使用FIFO 的阈值级别控制。每完成一次从外设到FIFO 的数据传输后，相应的数据立即就会移出并存储到目标中。

注：存储器到存储器传输时不得使用直接模式

2.FIFO阈值突发模式：在此模式下，每次产生外设请求．数据流都会启动数据源到FIFO的传输。达到FIFO的阈值级别时，FIFO的内容移出并存储到目标中。

  FIFO用于在源数据传输到目标之前临时存储这些数据。每个数据流都有一个独立的（总容量16字节）FIFO，FIFO临时存储数据最多为16字节，FIFO的存储阈值级别可由软件配置为1/4（4字节）、1/2（8字节）、3/4（12字节）或满（16字节）。

DMA传输模式

DMA传输方向使用 DMA_SxCR 寄存器中的 DIR[1:0] 位进行配置，有三种可能的传输方向：存储器到外设、外设到存储器或存储器到存储器。

以存储器到外设模式为例，框图如下：

1. 在此模式下数据流会立即启动传输，从数据源完全填充FIFO。每次发生外设请求，FIFO 的内容都会移出并存储到目标中。当 FIFO 的级别小于或等于预定义的阈值级别时，将使用存储器中的数据完全重载 FIFO。

2. 如果传输完成或外设请求停止传输或软件关闭通道，传输会立即停止。

3. 直接模式下，使能了数据流，DMA 便会预装载第一个数据，将其传输到内部 FIFO。一旦外设请 求数据传输，DMA 便会将预装载的值传输到配置的目标。每次传输都会将数据先装载至内部FIFO。

4. 预装载的数据大小为 DMA_SxCR 寄存器中 PSIZE 位字段的值。

5. 数据流在经过仲裁后才可以访问源或目标端口

指针递增

外设和存储器指针在每次传输后可以自动向后递增或保持常量。

如果使能了递增模式，则根据在 DMA_SxCR 寄存器 PSIZE 或 MSIZE 位中编程的数据宽度，下一次传输的地址将是前一次传输的地址递增 1（对于字节）、2（对于半字）或 4（对于字）。

单个寄存器访问外设源或目标数据时，禁止递增模式

普通模式与循环模式

普通模式：DMA搬运了设定长度的数据后，CNDTR清0，会产生中断标志，然后DMA就停止工作了，如果再有数据也不接收了。需关断 DMA 使能后再重新配置后才能继续传输。

循环模式： DMA搬运了设定长度的数据后，CNDTR清0，会产生中断标志，如果再有数据，DMA会循环保存到内存中，覆盖前面的数据。在CNDTR=0时DMA会自动装载初始化时的配置，CNDTR重置为初始值。

代码

1.DMA.c

#include "DMA.h"
#include "stm32f4xx.h"


uint8_t data[4] = {0x01,0x02,0x03,0x04};
u16 MyDMA_size;

void dma_usart_init()
{
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;    
    
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2,ENABLE);
   
    DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_4;  //串口对应的通道4
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR;      //串口地址
    DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)data;                        //内存地址
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral;                          //内存到外设    
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4;                                                         //传输数据大小
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;        //外设非增量模式
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;                            //内存增量模式
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; //外设数据长度1字节
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;                    //内存数据长度1字节
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;                                             //普通模式    
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;                                //中等优先级
    DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Enable;                            //不使用FIFO
    DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_1QuarterFull;             //满缓冲
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;                    //内存单节拍存储
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;    //外设单节拍存储
    
    //DMA_DeInit(DMA2_Stream7);//复位，清除FIFO缓冲区里的数据
    DMA_Init(DMA2_Stream7, &DMA_InitStructure);
    
    DMA_Cmd(DMA2_Stream7, ENABLE);
}


void dma_usart_start()
{
    //1.去使能关闭传输
    DMA_Cmd(DMA2_Stream7, DISABLE);
    
    //2.确保可以正常工作
    while(DMA_GetCmdStatus(DMA2_Stream7) == ENABLE)
        
    //3.开始数据传输
    DMA_SetCurrDataCounter(DMA2_Stream7, MyDMA_size);
        
    //4.使能
    DMA_Cmd(DMA2_Stream7, ENABLE);

    //判断传输是否完成
    if(DMA_GetFlagStatus(DMA2_Stream7, DMA_FLAG_TCIF7) == SET)
    {
        DMA_ClearFlag(DMA2_Stream7, DMA_FLAG_TCIF7);//清空标志位
    }
    
}

2.DMA.h

#ifndef _DMA_H
#define _DMA_H
#include "stm32f4xx.h"
void dma_usart_init(void);
void dma_usart_start(void);
#endif

3.main.c

int main(void)
{

    uint8_t data[8] = {1,2,3,4,5,6,7,8};
    uint8_t databuf[8];
    SysTick_Init();
    
    USART_Init_Config();
    
    dma_usart_init();
    
    USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx, ENABLE);
    
    while(1)
    {
        dma_usart_start();
        //printf("\r\n");
        Delay_ms(1000);
    }    
}

串口效果