【32单片机篇】DMA_dma单片机

一、DMA介绍

1.什么是DMA？

DMA(Direct Memory Access，直接存储器访问) 提供在外设与内存、存储器和存储器、外设与外设之间的高速数据传输使用。它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依赖于CPU，在这个时间中，CPU对于内存的工作来说就无法使用。

简单描述：就是一个数据搬运工！

2.DMA的意义

代替 CPU 搬运数据，为 CPU 减负。

（1）数据搬运的工作比较耗时间；

（2）数据搬运工作时效要求高（有数据来就要搬走）；

（3）没啥技术含量（CPU 节约出来的时间可以处理更重要的事）。

3.搬运什么数据？

存储器、外设

这里的外设指的是spi、usart、iic、adc 等基于APB1 、APB2或AHB时钟的外设，而这里的存储器包括自身的闪存(flash)或者内存(SRAM)以及外设的存储设备都可以作为访问地源或者目的。

三种搬运方式：
a.存储器→存储器（例如：复制某特别大的数据buf）

b.存储器→外设 （例如：将某数据buf写入串口TDR寄存器）

c.外设→存储器 （例如：将串口RDR寄存器写入某数据buf）

4.DMA 控制器

STM32F103有2个 DMA 控制器，DMA1有7个通道，DMA2有5个通道。

一个通道每次只能搬运一个外设的数据！！ 如果同时有多个外设的 DMA 请求，则按照优先级进行响应。

5.DMA及通道的优先级

优先级管理采用软件+硬件：

软件： 每个通道的优先级可以在DMA_CCRx寄存器中设置，有4个等级:

最高级>高级>中级>低级

硬件： 如果2个请求，它们的软件优先级相同，则较低编号的通道比较高编号的通道有较高的优先权。比如：如果软件优先级相同，通道2优先于通道4。

6.DMA传输方式

DMA_Mode_Normal（正常模式）：

一次DMA数据传输完后，停止DMA传送 ，也就是只传输一次

DMA_Mode_Circular（循环传输模式）：

当传输结束时，硬件自动会将传输数据量寄存器进行重装，进行下一轮的数据传输。 也就是多次传输模式

二、DMA编程实现

实验一、内存到内存搬运

•实验要求：使用DMA的方式将数组A的内容复制到数组B中，搬运完之后将数组B的内容打印到屏幕。

•CubeMX配置

重定向 printf 的话记得将下面这个勾打开： 

 •库函数

1. HAL_DMA_Start

HAL_StatusTypeDef HAL_DMA_Start(DMA_HandleTypeDef *hdma, uint32_t SrcAddress, uint32_t
DstAddress, uint32_t DataLength)

参数一：DMA_HandleTypeDef *hdma，DMA通道句柄

参数二：uint32_t SrcAddress，源内存地址

参数三：uint32_t DstAddress，目标内存地址

参数四：uint32_t DataLength，传输数据长度。注意：需要乘以sizeof(uint32_t)

返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL状态（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

2. __HAL_DMA_GET_FLAG

#define __HAL_DMA_GET_FLAG(__HANDLE__, __FLAG__) (DMA1->ISR & (__FLAG__))

参数一：HANDLE，DMA通道句柄

参数二：FLAG，数据传输标志。DMA_FLAG_TCx表示数据传输完成标志

返回值：FLAG的值（SET/RESET）

 •编程实现

1. 开启数据传输2. 等待数据传输完成3. 打印数组内容

#define BUF_SIZE 16
 
//源数组
uint32_t srcBuf[BUF_SIZE] = {
	0x00000000,0x11111111,0x22222222,0x33333333,
	0x44444444,0x55555555,0x66666666,0x77777777,
	0x88888888,0x99999999,0xAAAAAAAA,0xBBBBBBBB,
	0xCCCCCCCC,0xDDDDDDDD,0xEEEEEEEE,0xFFFFFFFF
};
//目标数组
uint32_t desBuf[BUF_SIZE];
 
int fputc(int ch,FILE *f)
{
	unsigned char temp[1] = {ch};
	HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,0xffff);
	return ch;
}
 
main函数里：
//开启数据传输
	HAL_DMA_Start(&hdma_memtomem_dma1_channel1,(uint32_t)srcBuf,(uint32_t)desBuf,sizeof(uint32_t) * BUF_SIZE);
	//等待数据传输完成
	while(__HAL_DMA_GET_FLAG(&hdma_memtomem_dma1_channel1,DMA_FLAG_TC1) == RESET);
	//打印数组内容
	for(i = 0;i < BUF_SIZE;i++)
	{
		printf("Buf[%d] = %X\r\n",i,desBuf[i]);
	}

实验二、内存到外设搬运

•实验要求：使用DMA的方式将内存数据搬运到串口1发送寄存器，同时闪烁LED1。
•CubeMX配置

•库函数

HAL_UART_Transmit_DMA

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData,
uint16_t Size)

参数一：UART_HandleTypeDef *huart，串口句柄

参数二：uint8_t *pData，待发送数据首地址
参数三：uint16_t Size，待发送数据长度

返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL状态（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

 •编程实现

1. 准备数据

2. 将数据通过串口DMA发送

#define BUF_SIZE 1000
// 待发送的数据
unsigned char sendBuf[BUF_SIZE];
main函数里
// 准备数据
for (i = 0; i < BUF_SIZE; i++)
    sendBuf[i] = 'A';
// 将数据通过串口DMA发送
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, sendBuf, BUF_SIZE);
while (1)
{
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);
    HAL_Delay(100);
}

 实验三、外设到内存搬运

•实验要求：使用DMA的方式将串口接收缓存寄存器的值搬运到内存中，同时闪烁LED1。

•CubeMX配置

 

•库函数

1. __HAL_UART_ENABLE

参数一：HANDLE，串口句柄

参数二：INTERRUPT，需要使能的中断

返回值：无

2. HAL_UART_Receive_DMA

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData,
uint16_t Size)

参数一：UART_HandleTypeDef *huart，串口句柄

参数二：uint8_t *pData，接收缓存首地址

参数三：uint16_t Size，接收缓存长度

返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL状态（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

3. __HAL_UART_GET_FLAG

#define __HAL_UART_GET_FLAG(__HANDLE__, __FLAG__) (((__HANDLE__)->Instance->SR &
(__FLAG__)) == (__FLAG__))

参数一：HANDLE，串口句柄

参数二：FLAG，需要查看的FLAG

返回值：FLAG的值

4. __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG

#define __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(__HANDLE__) __HAL_UART_CLEAR_PEFLAG(__HANDLE__)

参数一：HANDLE，串口句柄

返回值：无

5. HAL_UART_DMAStop

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef *huart)

 参数一：UART_HandleTypeDef *huart，串口句柄

返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL状态（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

6. __HAL_DMA_GET_COUNTER

#define __HAL_DMA_GET_COUNTER(__HANDLE__) ((__HANDLE__)->Instance->CNDTR)

参数一：HANDLE，串口句柄

返回值：未传输数据大小

•编程实现 

1. 使能IDLE空闲中断；

2. 使能DMA接收中断；
3. 收到串口接收中断，DMA不断传输数据到缓冲区；
4. 一帧数据接收完毕，串口暂时空闲，触发串口空闲中断；
5. 在中断服务函数中，清除中断标志位，关闭DMA传输（防止干扰）；
6. 计算刚才收到了多少个字节的数据。

7. 处理缓冲区数据，开启DMA传输，开始下一帧接收。

main.c

uint8_t rcvBuf[BUF_SIZE]; // 接收数据缓存数组
uint8_t rcvLen = 0; // 接收一帧数据的长度
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE); // 使能IDLE空闲中断
HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rcvBuf,100); // 使能DMA接收中断
while (1)
{
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);
    HAL_Delay(300);
}

 main.h

#define BUF_SIZE 100

stm32f1xx_it.c

extern uint8_t rcvBuf[BUF_SIZE];
extern uint8_t rcvLen;
void USART1_IRQHandler(void)
{
    /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
    /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
    HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
    /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
    if((__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE) == SET)) // 判断IDLE标志位是否被置位
    {
        __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1);// 清除标志位
        HAL_UART_DMAStop(&huart1); // 停止DMA传输，防止干扰
        uint8_t temp=__HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx);
        rcvLen = BUF_SIZE - temp; //计算数据长度
        HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, rcvBuf, rcvLen);//发送数据
        HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, rcvBuf, BUF_SIZE);//开启DMA
    }
    /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}