STM32F103C8T6原理学习笔记——DMA_stm32f103c8t6的dma通道

一、DMA简介

• DMA（Direct Memory Access）直接存储器存取 。

DMA是一个数据转运小助手，主要用来协助CPU完成数据转运的工作;DMA这个外设可以直接访问STM32内部的存储器（运行内存SRAM(存储变量数组），程序存储器FLash（存储程序代码）和寄存器等等）。

• DMA可以提供外设（外设寄存器，一般指外设的数据寄存器DR，Data Register）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
• 12个独立可配置的通道： DMA1（7个通道）， DMA2（5个通道）
• 每个通道都支持软件触发（存储器和存储器之间）和特定的硬件触发（外设和存储器之间，每个DMA通道的硬件触发源是不一样的）
• STM32F103C8T6 DMA资源：DMA1（7个通道）

二、存储器映像

STM32中所有存储器的类型以及存储器的地址

ROM：只读存储器，是一种非易失性、掉电不丢失的存储器。

RAM：随机存储器，是一种易失性、掉电丢失的存储器。

ROM分为三块：

• 程序存储器Flash，也就是主闪存，下载程序的位置，一般也从主闪存里运行程序。
• 系统存储器：用于串口下载。
• 选项字节：下载程序可以不刷新选项字节的内容，这样选项字节的配置就可以保持不变，存的主要是Flash的读保护和写保护，还有看门狗等等的配置。

RAM：

运行内存SRAM：我们在程序中定义变量、数组、结构体的地方。

外设寄存器：初始化各种外设后最终读写的东西。

内核外设寄存器：NVIC和SysTick。

三、DMA框图

左上角是Cortex-M3内核：包含了CPU和内核外设等。

剩下的所有东西都可以当作是存储器。

Flash是主闪存，SRAM是运行内存，各个外设可以看成是寄存器，也是一种SRAM存储器。

寄存器是一种特殊的存储器，一方面，CPU可以对寄存器进行读写，就像读写内存一样，另一方面，寄存器的每一位背后，都连接了一根导线，这些导线可以用于控制外设电路的状态，比如置引脚的高低电平，导通和断开开关、切换数据选择器或者多位结合起来，当作计数器、数据寄存器，等等。寄存器是连接软件和硬件的桥梁，软件读写寄存器，就相当于在控制硬件的执行。

总线矩阵（高效有条理的访问存储器）左边是主动单元，拥有存储器的访问权。右边是被动单元，它们的存储器只能被左边的主动单元读写。

主动单元：内核有DCode和系统总线，可以访问右边的存储器，其中DCode总线是专门访问Flash的，系统总线是访问其他东西的，另外由于DMA要转运数据，所以DMA也必须要有访问的主动权，主动单元除了内核的CPU剩下的就是DMA总线，DMA1（7个通道）和DMA2（5个通道）都对应有一条总线，各个通道可以分别设置它们转运数据的源地址和目的地址，这样它们就能独立工作了。

仲裁器：虽然多通道可以独立转运数据，但是DMA只有一条总线，所以所有的通道都只能分时复用这一条DMA总线，如果发生冲突会由仲裁器根据通道的优先级来决定谁先用，谁后用，在总线矩阵也会有一个仲裁器，如果DMA和CPU都要访问同一个目标 ，那么DMA就会暂停CPU的访问，避免冲突，不过总线仲裁器仍然会保证CPU得到一半的总线带宽，使CPU也能正常工作。

DMA请求：请求就是触发的意思，这条线路右边的触发源是各个外设，所以DMA请求就是DMA的硬件触发源（比如ADC转换完成、串口收到数据），需要触发DMA转运数据的时候1，就会通过这条线路，向DMA发出硬件触发信号，之后DMA就可以执行数据转运的工作了。

注意：用CPU/DMA直接访问Flash，只读不写，访问SRAM，可读可写。外设寄存器，有的只读，有的只写，有的可读写。

四、DMA基本结构

外设和存储器的地址：决定了数据从哪里来到哪里去。

数据宽度：指定一次转运要按多大的数据宽度来进行。（可选字节Byte，半字HalfWord和字Word，字节就是8位，也就是一次转运一个uint8_t大的数据，半字是16位，也就是一次转运uint16_t大的数据，字是32位，也就是一次转运uint32_t大的数据）

地址是否自增：指定一次转运完成后，下一次转运是否要把地址移动到下一个位置去，相当于指针p++的意思。

传输计数器（自减计数器）：用来指定转运次数。没转运一次，计数器的数减1，当传输计数器转到0时，DMA就不会再进行数据转运了。另外，减到0后，之前自增的地址，也会恢复到起始地址的位置，以方便DMA开始新一轮的转运。

自动重装器：传输计数器减到0之后，是否自动恢复到最初的值，比如最初传输计数器给5，如果不使用自动重装器，那么转运5次后，DMA就结束了，若使用，转运5次后计数器减到0，就会立即重装到初始值5，决定了转运的模式，如果不重装就是单次模式，如果重装就是循环模式。

触发：决定DMA需要在什么时机进行转运。触发源有硬件和软件，具体选择哪个，由M2M（Memory to Memory，从存储器到存储器）决定。

当给M2M位1时，DMA选择软件触发（以最快的速度，连续不断地触发DMA），争取早日把计数器清零，完成这一轮转换。软件触发和重装器不能同时使用，如果同时用，DMA就停不下来了，软件触发一般用于从存储器到存储器的转运，是软件启动，不需要时机，并且想要尽快完成任务。

当M2M位给0，那就是使用硬件触发了，硬件触发可以选择ADC、串口、定时器等等。一般与外设有关的转运使用硬件触发，这些转运需要一定的时机（比如ADC转化完成，串口收到数据，定时时间到等等），当硬件达到这些时机时，传一个信号过来，来触发DMA进行转运。

DMA转运的条件：

1.开关控制，DMA_Cmd必须使能。

2.传输计数器必须大于0.

3.触发源必须有触发信号，触发一次转运一次，传输计数器自减一次。当传输计数器为0，没有重装器时，无论是否触发，DMA都不会进行转运，此时就需要DMA_Cmd给DISABLE，关闭DMA，再为传输计数器写一个大于0的数，再DMA_Cmd，给ENABLE，开始DMA，DMA才能继续工作。

注意：写传输计数器时，必须要先关闭DMA，再进行，不能在DMA开启时写传输计数器。

五、DMA请求

每个通道都有一个数据选择器：可以选择硬件触发/软件触发。

M2M位是数据选择器的控制位（用于选择硬件触发/软件触发）

EN是开关控制（EN=0不工作，EN=1工作）

每个硬件触发源都不同，所以如果你想使用某个硬件触发源，就必须使用它所在的通道。

通道一有三个触发源，那到底要选择哪个触发源呢：由对应的外设是否开启了DMA输出来决定。

最终七个通道进入仲裁器进行优先级（优先级的通道号越小，优先级越高，也可以自行配置优先级）判断，最终产生内部的DMA1请求。

六、数据宽度与对齐

如果数据宽度一样，那就是正常的一个个转运。

数据宽度不一样：如果目标数据宽度比源端数据宽度大，那就再目标数据前多出来的空位补0。

如果目标数据宽度比源端数据宽度小，那目标数据把多出来的高位舍弃掉！

（与uint8_t,uint16_t和uint32_t变量之间相互赋值一样，不够就补0，超了就舍弃高位）

七、数据转运+DMA(例子)

任务：将SRAM里的数组DataA转运到另一个数组DataB中

外设地址：DataA数组的首地址，存储器地址：DataB数组的首地址。

数据宽度：两个数组的类型都是uint8_t，按8位的字节传输。

地址自增：两个站点的地址都应该自增，都移动到下一个数据的位置（DataA[0]对应DataB[0],DataA[1]对应DataB[1],以此类推）

传输计数器：给7，要转运7次。

选择软件触发：从存储器到存储器的数据转运。

用DMA_Cmd给DMA使能

八、ADC扫描模式+DMA（例子）

任务：左边有七个通道，触发一次后依次进行AD转换，然后转换结果都放到ADC_DR数据寄存器里，在每一个单独的通道转换完成后，进行一个DMA数据转运，并且目的地址进行自增，这样数据就不会被覆盖了。

外设地址：写入ADC_DR的地址

存储器的地址：在SRAM中定义一个数组ADValue，把其地址当作存储器的地址。

数据宽度：两个数组的类型都是uint16_t，按16位的半字传输。

地址自增：外设地址不自增，存储器地址自增。

传输方向：外设站点到存储器站点。

传输计数器：给17，要转运7次。

是否重装：ADC如果是单次扫描，可不用；ADC是连续扫描，用自动重装。

触发选择：这里ADC_DR的值是在ADC单个通道转换完成后才会有效，所以DMA转运的时机，需要和ADC单个通道转换完成同步，所以DMA的触发要选择ADC的硬件触发。