STM32—— DMA介绍

1.1 DMA结构框图

DMA 控制器独立于内核，属于一个单独的外设，结构比较简单，从编程的角度来看，我们只需掌握结构框图中的三部分内容即可。

如图：（大家也可以查看《STM32F10x中文参考手册》-10 DMA控制器（DMA）章节

内容）

（1）标号1：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收到请求信号之后，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。

根据前面介绍我们知道，DMA含有DMA1和DMA2两个控制器，其中DMA1含有7个通道，DMA2含有5个通道，不同的 DMA 控制器的通道对应着不同的外设请求，如图

（2）标号2：DAM通道

DMA 具有 12 个独立可编程的通道，其中 DMA1 有 7 个通道， DMA2有 5 个通道，每个通道对应不同的外设的 DMA 请求。虽然每个通道可以接收多个外设的请求，但是同一时间只能接收一个，不能同时接收多个。

（3）标号3：仲裁器

当发生多个 DMA 通道请求时，就意味着有先后响应处理的顺序问题，这个就由仲裁器也管理。仲裁器管理 DMA 通道请求分为两个阶段。第一阶段属于软件阶段，可以在DMA_CCRx 寄存器中设置，有 4 个等级：非常高、高、中和低四个优先级。第二阶段属于硬件阶段，如果两个或以上的 DMA 通道请求设置的优先级一样，则他们优先级取决于通道编号，编号越低优先权越高，比如通道 0 高于通道 1。在大容量产品和互联型产品中，DMA1 控制器拥有高于 DMA2 控制器的优先级。

1.2 DMA数据配置

（1）外设到存储器

当我们使用从外设到存储器传输时，以 ADC 采集为例。 DMA 外设寄存器的地址对应的就是 ADC 数据寄存器的地址， DMA 存储器的地址就是我们自定义的变量（用来接收存储 AD 采集的数据）的地址。方向我们设置外设为源地址。

（2）存储器到外设

当我们使用从存储器到外设传输时，以串口向电脑端发送数据为例。DMA 外设寄存器的地址对应的就是串口数据寄存器的地址， DMA 存储器的地址就是我们自定义的变量（相当于一个缓冲区，用来存储通过串口发送到电脑的数据）的地址。方向我们设置外设为目标地址。

STM32F1 DMA配置步骤

接下来我们介绍下如何使用库函数对DMA进行配置。这个也是在编写程序中必须要了解的。具体步骤如下：（DMA相关库函数在stm32f10x_dma.c和stm32f10x_dma.h文件中）

1）使能DMA控制器（DMA1或DMA2）时钟

void RCC_AHBPeriphClockCmd(uint32_t RCC_AHBPeriph,

FunctionalState NewState);

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);

（2）初始化DMA通道，包括配置通道、外设和内存地址、传输数据量等

void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct);

typedef struct

{

uint32_t DMA_PeripheralBaseAddr; // 外设地址

uint32_t DMA_MemoryBaseAddr; // 存储器地址

uint32_t DMA_DIR; // 传输方向

uint32_t DMA_BufferSize; // 传输数目

uint32_t DMA_PeripheralInc; // 外设地址增量模式

uint32_t DMA_MemoryInc; // 存储器地址增量模式

uint32_t DMA_PeripheralDataSize; // 外设数据宽度

uint32_t DMA_MemoryDataSize; // 存储器数据宽度

uint32_t DMA_Mode; // 模式选择

uint32_t DMA_Priority; // 通道优先级

uint32_t DMA_M2M; // 存储器到存储器模式

} DMA_InitTypeDef;

DMA_PeripheralBaseAddr：外设地址，外设地址，通过DMA_CPAR寄存器设置，一般设置为外设的数据寄存器地址，比如要进行串口DMA 传输，那么外设基地址为串口接受发送数据存储器USART1->DR 的地址，表示方法为&USART1->DR。如果是存储器到存储器模式则设置为其中一个存储区地址。

DMA_Memory0BaseAddr：存储器地址，通过DMA_CMAR寄存器设置，一般设置为我们自定义存储区的首地址，即我们存放DMA传输数据的内存地址。比如我们定义一个u32类型数组，将数组首地址(直接使用数组名即可)赋值给DMA_Memory0BaseAddr，在DMA传输的时候就可以把数组内的数据发送或接收。

DMA_DIR：数据传输方向选择，可选择外设到存储器、存储器到外设以及存储器到存储器。通过设定DMA_CCR寄存器的DIR[1:0]位的值决定。

比如本章实验是从内存读取数据发送到串口，所以数据传输方向为存储

器到外设，配置为DMA_DIR_MemoryToPeripheral。

DMA_BufferSize：用来设置一次传输数据的大小，通过DMA_CNDTR寄存器设置。

DMA_PeripheralInc：用来设置外设地址是递增还是不变，通过DMA_CCR寄存器的PINC位设置，如果设置为递增，那么下一次传输的时候地址加1。通常外设只有一个数据寄存器，所以一般不会使能该位，即配置为DMA_PeripheralInc_Disable。

DMA_MemoryInc：用来设置内存地址是否递增，通过DMA_CCR寄存器的MINC位设置。我们自定义的存储区一般都是存放多个数据的，所以需要使能存储器地址自动递增功能，即配置为DMA_MemoryInc_Enable。

DMA_PeripheralDataSize：外设数据宽度选择，可以为字节（8位）、半字（16位）、字（32位），通过DMA_CCR寄存器的PSIZE[1:0]位设置。例如本章实验数据是按照8位字节传输，所以配置为DMA_PeripheralDataSize_Byte。

DMA_MemoryDataSize：存储器数据宽度选择，可以为字节（8位）、半字（16位）、字（32位），通过DMA_CCR寄存器的MSIZE[1:0]位设置。本章实验同样设置为8位字节传输，这个要和我们定义的数组对应，所以配置为DMA_MemoryDataSize_Byte。

DMA_Mode：DMA传输模式选择，可选择一次传输或者循环传输，通过DMA_CCR寄存器的CIRC位来设定。比如我们要从内存（存储器）中传输64个字节到串口，如果设置为循环传输，那么它会在64个字节传输完成之后继续从内存的第一个地址传输，如此循环。这里我们设置为一次传输完成之后不循环。所以设置值为DMA_Mode_Normal。

DMA_Priority：用来设置DMA通道的优先级，有低，中，高，超高四种级别，可通过DMA_CCR寄存器的PL[1:0]位来设定。DMA优先级只有在多个DMA数据流同时使用时才有意义，本章实验我们只使用了一个DMA数据流，所以可以任意设置DMA优先级，这里我们就设置为中等优先级，配置参数为DMA_Priority_Medium。

DMA_M2M：用来设置存储器到存储器模式，使用存储器到存储器时用到，设定DMA_CCR 的位 14 MEN2MEN 即可启动存储器到存储器模式。

了解结构体成员功能后，就可以进行配置，本章实验配置代码如下：

DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = par;//DMA外设地址

DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = mar;//DMA 存储器0地址

DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;//存储器到外设模式

DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = ndtr;//数据传输量

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设非增量模式

DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//存储器增量模式

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;//外设数据长度:8位

DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;//存储器数据长度:8位

DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;// 使用普通模式

DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;//中等优先级

DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //DMA通道x没有设置为内存到内存传输

DMA_Init(DMAy_Channelx, &DMA_InitStructure);//初始化DMA

（3）使能外设DMA功能（DMA请求映射图对应的外设）

USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); //使能串口1的DMA

发送

（4）开启DMA的通道传输

void DMA_Cmd(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, FunctionalState NewState);

DMA_Cmd(DMA1_Channel4，ENABLE);

（5）查询DMA传输状态

FlagStatus DMA_GetFlagStatus(uint32_t DMAy_FLAG);

例如我们要查询DMA1通道4传输是否完成，方法是：

DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC4);

uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx);

void DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, uint16_t DataNumber);

3.硬件电路

本实验使用到硬件资源如下：

（1）D1和D2指示灯

（2）K_UP按键

（3）串口1

（4）DMA

D1和D2指示灯、K_UP按键、串口1电路在前面章节都介绍过，这里就不多说，至于DMA它属于STM32F1芯片内部的资源，只要通过软件配置好DMA即可使用。D1指示灯用来提示系统运行状态，K_UP按键用来控制DMA发送，每按一次K_UP键，DMA就将内存（自定义的一个数组）内数据发送USART1，并通过串口1将发送的内容打印出来，在DMA数据传输的过程中让D2指示灯不断闪烁，直到数据传输完成。D2指示灯闪烁表示CPU在执行

其他的任务，说明DMA传输是不需要占用CPU的。

4.编写DMA控制程序

本章所要实现的功能是：通过K_UP按键控制DMA串口1数据的传送，在传送过程中让D2指示灯不断闪烁，直到数据传送完成。D1指示灯闪烁提示系统正常运行。程序框架如下：

（1）初始化USART1_TX对应的DMA通道相关参数

（2）编写主函数

dma.h

#ifndef _dma_H

#define _dma_H

#include "system.h"

void DMAx_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,u32 par,u32 mar,u16 ndtr);//配置DMAx_CHx

void DMAx_Enable(DMA_Channel_TypeDef *DMAy_Channelx,u16 ndtr);//使能一次DMA传输

#endif

dma.c

#include "dma.h"

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : DMAx_Init

* 函数功能   : DMA初始化函数

* 输    入         : 

DMAy_Channelx:DMA通道选择,@ref DMA_channel DMA_Channel_0~DMA_Channel_7

par:外设地址

mar:存储器地址

ndtr:数据传输量

* 输    出         : 无

*******************************************************************************/ 

void DMAx_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,u32 par,u32 mar,u16 ndtr)

{

DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;

RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);//DMA1时钟使能 

//DMA_DeInit(DMAy_Channelx);

/* 配置 DMA */

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = par;//DMA外设地址

DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = mar;//DMA 存储器0地址

DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;//存储器到外设模式

DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = ndtr;//数据传输量 

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设非增量模式

DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//存储器增量模式

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;//外设数据长度:8位

DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;//存储器数据长度:8位

DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;// 使用普通模式 

DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;//中等优先级

DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;  //DMA通道x没有设置为内存到内存传输

DMA_Init(DMAy_Channelx, &DMA_InitStructure);//初始化DMA 

}

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : DMAx_Enable

* 函数功能   : 开启一次DMA传输

* 输    入         : DMAy_Channelx:DMA通道选择,@ref DMA_channel DMA_Channel_0~DMA_Channel_7

ndtr:数据传输量

* 输    出         : 无

*******************************************************************************/ 

void DMAx_Enable(DMA_Channel_TypeDef *DMAy_Channelx,u16 ndtr)

{

DMA_Cmd(DMAy_Channelx, DISABLE);                      //关闭DMA传输 

DMA_SetCurrDataCounter(DMAy_Channelx,ndtr);          //数据传输量  

DMA_Cmd(DMAy_Channelx, ENABLE);                      //开启DMA传输 

}  

main.c

#include "system.h"

#include "SysTick.h"

#include "led.h"

#include "usart.h"

#include "key.h"

#include "dma.h"

#define send_buf_len 5000

u8 send_buf[send_buf_len];

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : Send_Data

* 函数功能   : 要发送的数据

* 输    入         : p：指针变量 

* 输    出         : 无

*******************************************************************************/

void Send_Data(u8 *p)

{

u16 i;

for(i=0;i{

*p='5';

p++;

}

}

/*******************************************************************************

* 函 数 名         : main

* 函数功能   : 主函数

* 输    入         : 无

* 输    出         : 无

*******************************************************************************/

int main()

{

u8 i=0;

u8 key;

SysTick_Init(72);

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);  //中断优先级分组 分2组

LED_Init();

USART1_Init(9600);

KEY_Init();

DMAx_Init(DMA1_Channel4,(u32)&USART1->DR,(u32)send_buf,send_buf_len);

Send_Data(send_buf);

while(1)

{

key=KEY_Scan(0);

if(key==KEY_UP)

{

USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);  //使能串口1的DMA发送     

DMAx_Enable(DMA1_Channel4,send_buf_len);     //开始一次DMA传输！

//等待DMA传输完成，此时我们来做另外一些事

//实际应用中，传输数据期间，可以执行另外的任务

while(1)

{

if(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC4)!=0)//判断通道4传输完成

{

DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC4);

break;

}

led2=!led2;

delay_ms(300);

}

}

i++;

if(i%20==0)

{

led1=!led1;

}

delay_ms(10);

}

}