DMA：一个自动搬运车的自述_dma搬运数据过程

DMA：直接存储器访问，顾名思义，不需要CPU过问就可以直接把数据从一个地方搬运到另一个地方，大大降低了CPU的劳动负担，就好比你养了一只能够自动帮你取快递的狗子一样。DMA传输数据是从一个地址空间复制到另一个地址空间，当CPU初始化这个传输动作，传输过程的控制则交给DMA控制器而无需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过程，通过硬件为RAM和IO设备开辟一条直接传输数据的通道，为CPU减负。

一、功能

系统框图：
看这个原理图：（1）先从DMA请求源看：请求源可以来自各种外设即从外设（TIM、ADC、SPI、I2C、USART）产生DMA请求，这些外设想要DMA帮忙搬运数据，需要产生一个DMA请求信号，输入到DMA控制器。也就意味着在配置这些外设时需要使能它的DMA参数。DMA请求可以用软件调用进行触发，也可以配置中断等事件的发生来触发（2）每个外设沿着各自的DMA通道到达DMA控制器，面临这么多请求，需要仲裁器决定各个请求源的优先级，划分了响应的先后顺序：有4级：很高、高、中等、低。根据这个图看，仲裁的是请求源而不是DMA通道。（3）收到请求后DMA开始干活：把外设内的数据（源地址）顺着DMA通道搬到总线上，再运到对应的存储器上（目的地址）。支持外设和存储器、存储器和外设、存储器和存储器的传输，闪存、SRAM、外设的SRAM、APB1、APB2、AHB上的外设都可以作为访问的源和目标。（4）上述三点叙述了【谁在请求？谁优先传输？从哪送到哪 】这三个基本问题，接下来需要面临最复杂的问题：按照什么形式传输？以把数组arr[100]内容通过DMA搬运到USART的发送端的数据寄存器TDR为例：

简单复习一下USART：

（1）属于异步通信即收发双方的时钟不必同频率。但是呢用作同步通信也不是不可以：支持同步单向通信和单线半双工通信；全双工的，异步通信；（2）可编程数据字长度(8位或9位)，即每一次发送的数据是8位或9位；可配置的停止位-支持1或2个停止位，再算上这些起始位和停止位、校验位等，每次发送的位实际至少有10了；（3）任何USART双向通信至少需要两个脚：接收数据输入(RX)和发送数据输出(TX)，即通道是双线，实现全双工。
STM32中usart的一个重要特点：直接向TDR写入数据就会直接自动把数据通过usart发送出去了！对于接收寄存器RDR，一般需要配置usart的中断函数的触发条件为接收区RDR满了：就能在收完数据后触发这个usart中断函数，在这个中断函数里写程序提取RDR的值！
这里主要是关注一下DR寄存器：STM32 的发送与接收是通过数据寄存器 USART_DR 来实现的，这是一个双寄存器，包含了 TDR 和 RDR，是9位的，意味着USART每次只能传输8位或9数据，对应到配置参数时的8位模式和9位模式。为什么会提到这些呢？这是因为DMA的外设接收数据时，可以选择每次接收8位或者16位或者32位，既然这里的外设是USART，那就只能选择8位了，并且除了确定接收的位数，还有个参数是”地址偏移量“，说真的这个东西并不复杂，就是不容易说清楚：假设我们是其他的外设，它的寄存器是32位的，因此需要接收32位数据才能执行后续的操作，而如果我们配置每次从DMA接收8位，意味着需要接收4次才能接收完整，那么每次接收的数据存的地址会有所区别：比如第一次是[0：7]，接收地址是寄存器的第[0]位对应的地址；第二次是存到第[8:15]位，接收地址是寄存器的第[8]位对应的地址，这两次的地址之间偏移量就是8位，因此我们需要设置DMA接收端的偏移量是8位。而USART的DR寄存器就是8位，接收一次就能执行后续步骤，就不需要偏移量了。
USART的一般步骤，主要关注会涉及那些模块：RX和TX本质都是IO口因此必须配置IO；串口参数配置：波特率、数据位数、停止位、校验位等；开启中断以及中断服务函数；时钟是必不可少的：串口用的时钟和IO口用的时钟；另外再关注一下USART的中断函数：

USART的中断函数：所有的中断事件共用一个中断服务函数！所以说，一旦使能了USART的中断功能，必须关注有哪些事件会触发中断函数：我们最常用的当然就是发送数据寄存器位空、发送完成、检测到数据就绪可读这三个。由于中断类型比较多，因此我们需要配置选择是哪种中断事件，比如开启接收到数据从而触发中断：USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); 另一个比如发送完成后触发中断：USART_ITConfig(USART1，USART_IT_TC，ENABLE); 这俩应该是最常用的usart中断了吧。另外注意到的一点是：仅当使用DMA时才使能这个标志位？即USART一定要使能自身的DMA参数：USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); 这一句使能的是usart的接收寄存器接收DMA搬运来的数据。可选参数有 USART_DMAReq_Tx 和 USART_DMAReq_Rx 即收发。

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//usart开启接收中断即接受寄存器RDR收满后会触发中断函数
USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); //usart允许发送引脚寄存器TDR接收DMA传输来的数据，随后发送出去
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为啥搬运到TDR后就自动发送出去了呢？经过允许了吗？
在USART发送期间，在TX引脚上首先移出数据的最低有效位。在此模式里，USART_DR寄存器包含了一个内部总线和发送移位寄存器之间的缓冲器。
把要发送的数据写进USART_DR寄存器(此动作清除TXE位)，清零TXE位总是通过对数据寄存器的写操作来完成的。
如果此时USART正在发送数据，对USART_DR寄存器的写操作把数据存进TDR寄存器，并在当前传输结束时把该数据复制进移位寄存器。如果此时USART没有在发送数据，处于空闲状态，对USART_DR寄存器的写操作直接把数据放进移位寄存器，数据传输开始，TXE位立即被置起。当一帧发送完成时(停止位发送后)并且设置了TXE位，TC位被置起，如果USART_CR1寄存器中的TCIE位被置起时，则会产生中断。可以看到：USART空闲时如果对DR进行写入数据，会导致usart传输直接开始！而DMA直接把数据搬运到DR 了，所以导致usart直接开始发送这些数据了，而没有经过软件调用：USART_SendData(USART1, data_8bit);//向串口1发送数据；这也就相当于了硬件事件触发usart的发送功能！！

所以说usart配合DMA使用的两个重要步骤是：

//接收端RDR：最好使能接收触发usart中断函数功能，这样就能在RDR收满数据后自动调用usart中断服务函数，提取出RDR的值
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//usart开启接收中断即接受寄存器RDR收满后会触发中断函数
//发送端TDR：要允许DMA向TDR搬运数据，搬运后就会自动调用usart的发送功能
USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); //usart允许发送引脚寄存器TDR接收DMA传输来的数据，随后发送出去

//补充对比内容：
USART_SendData(USART1, data_8bite);//软件调用函数使用usart对外发送数据
//而这个函数也不过是在向DR写入数据！！写入后就会自动发送出去了！！！
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx));
  assert_param(IS_USART_DATA(Data)); 
    
  /* Transmit Data */
  USARTx->DR = (Data & (uint16_t)0x01FF); //向DR寄存器写入数据
}
//而咱DMA就是直接向DR写入数据，也就会自动通过usart发送出去了，也就不用我们在手动调用所谓的USART_SendData(USART1, data_8bite);函数了
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咱DMA就是直接向DR写入数据，也就会自动通过usart发送出去了，也就不用我们在手动调用所谓的USART_SendData(USART1, data_8bite);函数了。
DMA请求源：
STM32最多有2个DMA控制器，DMA1有7个通道，DMA2有5个通道。每个通道都能接收指定范围内的外设或存储器的传输请求（即DMA请求源），从外设（TIMx、ADC、SPIx、I2Cx 和 USARTx）产生的 DMA 请求，通过逻辑或输入到DMA 控制器，这就意味着同时只能有一个请求有效，有个仲裁器来协调各个DMA请求源的优先级。从上图看出，想要DMA顺利执行：需要请求源、设置MEM2MEM和EN位。
DMA中断：
每个通道都有3个事件标志（DMA半传输、DMA传输完成、DMA传输错误），这三个事件标志逻辑或成为一个单独的中断请求（即三者共用一个中断服务函数？）

二、喜闻乐见寄存器

简述过程：（1）初始化DMA模块：打开某模块比如USART的DMA传输功能、配置时钟、配置IO模式、设置DMA参数：源地址和目的地址、搬运方向和偏移量以及优先级、配置中断、程序调用DMA或者中断事件发生后自动硬件触发DMA（2）从源地址取数据：第一次传输时的开始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器所指定的外设基地址或存储器单元（源地址），按照设置规则取一定能位数的数据；（3）向目的地址写入数据：同样按照设置的一次写入的数据位数规则将数据写到目的地址即DMA_CPARx或DMA_CMARx所指定的目的地址；（4）执行一次DMA_CNDTRx寄存器的递减操作，该寄存器包含未完成的操作数目即还剩多少数据没传输。
CCRx是核心寄存器，负责数据宽度、外设以及存储器宽度、通道优先级、增量模式、传输方向、中断允许、使能等
1.从哪里获取数据：从外设获取数据就是0，从存储器获取数据就是1；我们例子是从数组arr[100]中获取数据，属于从内存中获取，设置1；
2.DMA请求源的优先级，如果两个请求源的优先级相同，就比较两者走的DMA通道号，比如走通道2的要比通道4的优先级高；
3.指的是一次从源地址取多少数据和一次向目的地址写入多少数据吧
4.指针增量：是否执行增量

5.是否循环
6.记录DMA最多能搬运多少数据：这个寄存器会随着每次搬运而自减，从而反应搬运的进度

三种中断标志位

三、一般配置

DMA配置参数：通道；优先级；传输方向；存储器/外设的数据宽度；存储器/外设的地址是否增量；循环模式；数据传输量
结构体：对应的就是必要的DMA参数

程序配置：注意这个串口DMA使能函数，是属于串口配置中的一个参数

小结：配置DMA时，需要指定好源地址、目的地址、每次运多少位、总共运多少位、是否偏移、是否打开中断、记录还剩多少个待发数据、选好通道和引脚等等，对应的外设模块也需要打开DMA功能即能够发送出DMA请求。

程序：

dma.c中

DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
u16 DMA1_MEM_LEN 8200;//发送数据的长度，最好比sizeof(TEXT_TO_SEND)大一些 ，这里是随便设置的个数
// cpar是外设地址即目的地址，cmar是寄存器地址即源地址，cndtr是DMA传输多少个数据
void MYDMA_Config(DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx,u32 cpar,u32 cmar,u16 cndtr)
{
 	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);	//使能DMA1的时钟
    DMA_DeInit(DMA_CHx);   //复位通道

	DMA1_MEM_LEN=cndtr; //DMA传输8200个数据
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = cpar;  //设置外设地址
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = cmar;  //设置存储器地址
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;  //然后设置传输方向：从存储器到外设，”PeripheralDST：外设是目的“
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = cndtr;  //DMA传输8200个数据
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;  //外设地址不变即不偏移
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;  //DMA地址要偏移
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  //外设一次写入多少位数据，即数据宽度是8位
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //存储器一次取出多少位数据，即数据宽度是8位
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;  //工作在正常缓存模式
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //设置通道的优先级：中优先级
	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;  //禁止存储器到存储器的传输，因为这是存储器到外设的传输
	DMA_Init(DMA_CHx, &DMA_InitStructure);  //配置参数
	
	//总的来说，就是指定从哪送到哪，每次送多少，总共送多少  	
} 
//开启一次DMA传输即通过软件启动DMA传输而不是中断事件触发硬件从而调用DMA
void MYDMA_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx)
{ 
	DMA_Cmd(DMA_CHx, DISABLE );  //关闭通道      
 	DMA_SetCurrDataCounter(DMA_CHx,DMA1_MEM_LEN);//设置通道和缓冲区大小
 	DMA_Cmd(DMA_CHx, ENABLE);  //使能通道
}	  

usart.c中
void uart_init(u32 bound){
  
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //usart所用到的IO，这几个IO用过接收引脚和发送引脚
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;//usart的参数配置：波特率、停止位等
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;//触发中断，中断的优先级设置
	 
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//使能usart时钟和io时钟
  
	//USART1_TX  电路图上对应到 GPIOA.9  发送引脚，IO接收CPU的数据然后发送给外面，对CPU负责制
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	//复用推挽输入 -- GPIO的几种模式
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9
   
  //USART1_RX	电路图上对应到  GPIOA.10 接收引脚，IO接收外面来的数据然后输入给CPU，对CPU负责制
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10  

  //Usart1触发的中断的优先级的配置 NVIC 
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //表示对usart的中断进行配置
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//主优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;		//从优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//使能irq通道
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//初始NVIC的寄存器
  
   //USART 初始化参数
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//´波特率设置
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//每次发送的数据的位数，可选8位或9位
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//是否使用停止位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//奇偶校验
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制？
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//收发模式，能收能发
  USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口参数
  
  USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
  //开启串口接收中断：也就是说一旦接收到数据就会自动触发中断，调用USART1_IRQHandler()
  USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口
}
//串口的中断服务函数: 这里配置的是当数据接收完成后触发此中断函数！
void USART1_IRQHandler(void)
{
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收
		{
		  Res =USART_ReceiveData(USART1);	//接收数据
		}
}

//想要发送数据，你就要调用这个：USART_SendData(USART1, data_8bit);//向串口1发送数据



main.c中
#define SEND_BUF_SIZE 8200	//
//制造传输用的数组！！很重要的哦
u8 SendBuff[SEND_BUF_SIZE];	//待传输的内容的内存大小
const u8 TEXT_TO_SEND[]={"ALIENTEK Elite STM32F1 DMA BEAUTY"};//待传输的内容
for(i=0;i<SEND_BUF_SIZE;i++)//组装数组
{
		if(t>=j)//加入换行符
		{
			if(mask)
			{
				SendBuff[i]=0x0a;
				t=0;
			}else 
			{
				SendBuff[i]=0x0d;
				mask++;
			}	
		}else//复制TEXT_TO_SEND[]中的内容到SendBuff[]
		{
			mask=0;
			SendBuff[i]=TEXT_TO_SEND[t];
			t++;
		}    	   
 }		
 MYDMA_Config(DMA1_Channel4,(u32)&USART1->DR,(u32)SendBuff,SEND_BUF_SIZE);
 //选择DMA1的通道4进行搬运，目的地址是USART的DR寄存器，源地址是数组SendBuff[],这一趟搬运的总数据个数是SEND_BUF_SIZE

while(1)
	{
		t=KEY_Scan(0);
		if(t==KEY0_PRES)//KEY0按下
		{
			LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Start Transimit....");
			LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"   %");//显示百分号
			printf("\r\nDMA DATA:\r\n"); 	    
		  USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); //使能串口的DMA功能！！！！！！！！！  
		  // 这一句重点关注：使能usart的DMA功能意味着告诉usart待会会有dma给你送数据或者从你取数据，你要准备好
		  //如果送的数据存满了usart的接收寄存器，并且配置了usart的接收中断函数，那么还会触发这个中断函数
		  
			MYDMA_Enable(DMA1_Channel4);//软件调用DMA，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情，电灯
		    //实际应用中，传输数据器件，可以执行另外的任务
		    //为啥搬运到DR后就自动发送出去了呢？？？？？？？？？？？？？？？
		    while(1)
		    {
				if(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC4)!=RESET)	//检查标志位，判断通道4传输是否完成
				{
					DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC4);//清楚通道4传输完成标志位
					break; 
		    }
				pro=DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel4);//得到CNT值，得到当前还剩余多少个数据
				pro=1-pro/SEND_BUF_SIZE;//计算传输进度的百分比
				pro*=100;      //扩大100倍
				LCD_ShowNum(30,170,pro,3,16);	  
		    }			    
			LCD_ShowNum(30,170,100,3,16);//显示  
			LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Transimit Finished!");//提示传输完成
		} 
    
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