原创 【连载】【ALIENTEK 战舰STM32开发板】STM32开发指南--第二十六章 DMA实验

第二十六章 DMA实验      

        本章我们将向大家介绍STM32的DMA。在本章中，我们将利用STM32的DMA来实现串口数据传送，并在TFTLCD模块上显示当前的传送进度。本章分为如下几个部分：

26.1 STM32 DMA简介

26.2 硬件设计

26.3 软件设计

26.4 下载验证

26.1 STM32 DMA简介

       DMA，全称为：Direct Memory Access，即直接存储器访问。DMA传输方式无需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的过程，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。

STM32最多有2个DMA控制器（DMA2仅存在大容量产品中），DMA1有7个通道。DMA2有5个通道。每个通道专门用来管理来自于一个或多个外设对存储器访问的请求。还有一个仲裁起来协调各个DMA请求的优先权。

STM32的DMA有以下一些特性：

●每个通道都直接连接专用的硬件DMA请求，每个通道都同样支持软件触发。这些功能通过软件来配置。

●在七个请求间的优先权可以通过软件编程设置(共有四级：很高、高、中等和低)，假如在相等优先权时由硬件决定(请求0优先于请求1，依此类推) 。

●独立的源和目标数据区的传输宽度(字节、半字、全字)，模拟打包和拆包的过程。源和目标地址必须按数据传输宽度对齐。

●支持循环的缓冲器管理

●每个通道都有3个事件标志(DMA 半传输，DMA传输完成和DMA传输出错)，这3个事件标志逻辑或成为一个单独的中断请求。

●存储器和存储器间的传输

●外设和存储器，存储器和外设的传输

●闪存、SRAM、外设的SRAM、APB1 APB2和AHB外设均可作为访问的源和目标。

●可编程的数据传输数目：最大为65536

STM32F103ZET6有两个DMA控制器，DMA1和DMA2，本章，我们仅针对DMA1进行介绍。

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。外设的DMA请求，可以通过设置相应的外设寄存器中的控制位，被独立地开启或关闭。

表26.1.1是DMA1各通道一览表：

          表26.1.1 DMA1个通道一览表

这里解释一下上面说的逻辑或，例如通道1的几个DMA1请求（ADC1、TIM2_CH3、TIM4_CH1），这几个是通过逻辑或到通道1的，这样我们在同一时间，就只能使用其中的一个。其他通道也是类似的。

这里我们要使用的是串口1的DMA传送，也就是要用到通道4。接下来，我们介绍一下DMA设置相关的几个寄存器。

第一个是DMA中断状态寄存器（DMA_ISR）。该寄存器的各位描述如图26.1.1所示：

图26.1.1 DMA_ISR寄存器各位描述

我们如果开启了DMA_ISR中这些中断，在达到条件后就会跳到中断服务函数里面去，即使没开启，我们也可以通过查询这些位来获得当前DMA传输的状态。这里我们常用的是TCIFx，即通道DMA传输完成与否的标志。注意此寄存器为只读寄存器，所以在这些位被置位之后，只能通过其他的操作来清除。

第二个是DMA中断标志清除寄存器（DMA_IFCR）。该寄存器的各位描述如图26.1.2所示：

图26.1.2 DMA_IFCR寄存器各位描述
 

DMA_IFCR的各位就是用来清除DMA_ISR的对应位的，通过写0清除。在DMA_ISR被置位后，我们必须通过向该位寄存器对应的位写入0来清除。

第三个是DMA通道x配置寄存器（DMA_CCRx）（x=1~7，下同）。该寄存器的我们在这里就不贴出来了，见《STM32参考手册》第150页10.4.3一节。该寄存器控制着DMA的很多相关信息，包括数据宽度、外设及存储器的宽度、通道优先级、增量模式、传输方向、中断允许、使能等都是通过该寄存器来设置的。所以DMA_CCRx是DMA传输的核心控制寄存器。

第四个是DMA通道x传输数据量寄存器（DMA_CNDTRx）。这个寄存器控制DMA通道x的每次传输所要传输的数据量。其设置范围为0~65535。并且该寄存器的值会随着传输的进行而减少，当该寄存器的值为0的时候就代表此次数据传输已经全部发送完成了。所以可以通过这个寄存器的值来知道当前DMA传输的进度。

第五个是DMA通道x的外设地址寄存器（DMA_CPARx）。该寄存器用来存储STM32外设的地址，比如我们使用串口1，那么该寄存器必须写入0x40013804（其实就是&USART1_DR）。如果使用其他外设，就修改成相应外设的地址就行了。

最后一个是DMA通道x的存储器地址寄存器（DMA_CMARx），该寄存器和DMA_CPARx差不多，但是是用来放存储器的地址的。比如我们使用SendBuf[5200]数组来做存储器，那么我们在DMA_CMARx中写入&SendBuff就可以了。

DMA相关寄存器就为大家介绍到这里，此节我们要用到串口1的发送，属于DMA1的通道4，接下来我们就介绍下DMA1通道4的配置步骤：

1）设置外设地址。

设置外设地址通过DMA1_CPAR4来设置，我们只要在这个寄存器里面写入&USART1_DR的值就可以了。该地址将作为DMA传输的目标地址。

2）设置存储器地址。

设置存储器地址，我们通过DMA1_CMAR4来设置，假设我们要把数组SendBuf作为存储器，那么我们在该寄存器写入&SendBuf就可以了。该地址将作为DMA传输的源地址。

3）设置传输数据量。

通过DMA1_CNDTR4来设置DMA1通道4的数据传输量，这里面写入此次你要传输的数据量就可以了，也就是SendBuf的大小。该寄存器的数值将在DMA启动后自减，每次新的DMA传输，都重新向该寄存器写入要传输的数据量。

4）设置通道4的配置信息。

配置信息通过DMA1_CCR4来设置。这里我们设置存储器和外设的数据位宽均为8，且模式是存储器到外设的存储器增量模式。优先级可以随便设置，因为我们只有一个通道被开启了。假设有多个通道开启（最多7个），那么就要设置优先级了，DMA仲裁器将根据这些优先级的设置来决定先执行那个通道的DMA。优先级越高的，越早执行，当优先级相同的时候，根据硬件上的编号来决定哪个先执行（编号越小越优先）。

5）使能DMA1通道4，启动传输。

在以上配置都完成了之后，我们就使能DMA1_CCR4的最低位开启DMA传输，这里注意要设置USART1的使能DMA传输位，通过USART1->CR3的第七位设置。

通过以上5步设置，我们就可以启动一次USART1的DMA传输了。

26.2 硬件设计

所以本章用到的硬件资源有：

1）  指示灯DS0

2）  KEY0按键

3）  串口

4） TFTLCD模块

5） DMA

本章我们将利用外部按键KEY0来控制DMA的传送，每按一次KEY0，DMA就传送一次数据到USART1，然后在TFTLCD模块上显示进度等信息。DS0还是用来做为程序运行的指示灯。

本章实验需要注意P6口的RXD和TXD是否和PA9和PA10连接上，如果没有，请先连接。

26.3 软件设计

打开上一章的工程，首先在HARDWARE文件夹下新建一个DMA的文件夹。然后新建一个dma.c的文件和dma.h的头文件，保存在DMA文件夹下，并将DMA文件夹加入头文件包含路径。

打开dma.c文件，输入如下代码：

#include "dma.h"

#include "delay.h"

u16 DMA1_MEM_LEN;//保存DMA每次数据传送的长度           

//DMA1的各通道配置

//这里的传输形式是固定的,这点要根据不同的情况来修改

//从存储器->外设模式/8位数据宽度/存储器增量模式

//DMA_CHx:DMA通道CHx

//cpar:外设地址

//cmar:存储器地址

//cndtr:数据传输量

void MYDMA_Config(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx,u32 cpar,u32 cmar,u16 cndtr)

{

    RCC->AHBENR|=1<<0;          //开启DMA1时钟

    delay_ms(5);                //等待DMA时钟稳定

    DMA_CHx->CPAR= cpar;        //DMA1 外设地址

    DMA_CHx->CMAR=(u32)cmar;    //DMA1,存储器地址

    DMA1_MEM_LEN=cndtr;         //保存DMA传输数据量

    DMA_CHx->CNDTR=cndtr;       //DMA1,传输数据量

    DMA_CHx->CCR=0X00000000;    //复位

    DMA_CHx->CCR|=1<<4;         //从存储器读

    DMA_CHx->CCR|=0<<5;         //普通模式

    DMA_CHx->CCR|=0<<6;         //外设地址非增量模式

    DMA_CHx->CCR|=1<<7;         //存储器增量模式

    DMA_CHx->CCR|=0<<8;         //外设数据宽度为8位

    DMA_CHx->CCR|=0<<10;        //存储器数据宽度8位

    DMA_CHx->CCR|=1<<12;        //中等优先级

    DMA_CHx->CCR|=0<<14;        //非存储器到存储器模式         

}

//开启一次DMA传输

void MYDMA_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx)

{

    DMA_CHx->CCR&=~(1<<0);       //关闭DMA传输

    DMA_CHx->CNDTR=DMA1_MEM_LEN; //DMA1,传输数据量

    DMA_CHx->CCR|=1<<0;          //开启DMA传输

}

该部分代码仅仅2个函数，MYDMA_Config函数，基本上就是按照我们上面介绍的步骤来初始化DMA的，该函数在外部只能修改通道、源地址、目标地址和传输数据量等几个参数，更多的其他设置只能在该函数内部修改。

MYDMA_Enable函数用来产生一次DMA传输，该函数每执行一次，DMA就发送一次。

保存dma.c，并把dma.c加入到HARDWARE组下，接下来打开dma.h，输入如下内容：

#ifndef __DMA_H

#define __DMA_H   

#include "sys.h"                                                

void MYDMA_Config(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx,u32 cpar,u32 cmar,u16 cndtr);

//配置DMA1_CHx

void MYDMA_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx);//使能DMA1_CHx         

#endif

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