【STM32标准库】DMA双缓冲模式

news2024/9/27 19:18:07

1.双缓冲模式简介

设置DMA_SxCR寄存器的DBM位为1可启动双缓冲传输模式，并自动激活循环模式，所以设置普通模式或者循环模式都可以。

双缓冲不应用与存储器到存储器的传输。可以应用在从存储器到外设或者外设到存储器。

双缓冲模式下， 两个存储器地址指针都有效，即DMA_SxM1AR寄存器将被激活使用。开始传输使用DMA_SxM0AR寄存器的地址指针所对应的存储区， 当这个存储区数据传输完DMA控制器会自动切换至DMA_SxM1AR寄存器的地址指针所对应的另一块存储区， 如果这一块也传输完成就再切换至DMA_SxM0AR寄存器的地址指针所对应的存储区，这样循环调用。

所以我们需要配置传输完成中断，在中断服务函数中，我们可以获取正在使用哪一个buffer，然后可以去填充另一个buffer的数据。

2.示例

#ifndef __BSP_USART_H
#define __BSP_USART_H

#ifdef __cplusplus
extern "C"{

#endif

#include "stm32f4xx.h"
#include "stdio.h"

#define LOGGER_USART              USART1
#define LOGGER_USART_BAUDRATE     115200
#define LOGGER_USART_CLK          RCC_APB2Periph_USART1
#define LOGGER_USART_IRQHandler   USART1_IRQHandler
#define LOGGER_USART_IRQ          USART1_IRQn

#define USART1_TX_PIN             GPIO_Pin_9
#define USART1_TX_GPIO_Port       GPIOA
#define USART1_TX_GPIO_CLK        RCC_AHB1Periph_GPIOA
#define USART1_TX_AF              GPIO_AF_USART1
#define USART1_TX_SOURCE          GPIO_PinSource9

#define USART1_RX_PIN             GPIO_Pin_10
#define USART1_RX_GPIO_Port       GPIOA
#define USART1_RX_GPIO_CLK        RCC_AHB1Periph_GPIOA
#define USART1_RX_AF              GPIO_AF_USART1
#define USART1_RX_SOURCE          GPIO_PinSource10


//usart1_tx只能使用到DMA2_Stream7  Channel_4
#define USART1_TX_DMA_STREAM               DMA2_Stream7
#define USART1_TX_DMA_CHANNEL              DMA_Channel_4
#define USART1_TX_DMA_STREAM_CLK           RCC_AHB1Periph_DMA2
#define USART1_TX_DMA_IT_TCIF              DMA_IT_TCIF7
#define USART1_TX_DMA_IT_HTIF              DMA_IT_HTIF7
#define USART1_TX_DMA_STREAM_IRQn          DMA2_Stream7_IRQn
#define USART1_TX_DMA_STREAM_IRQHandler    DMA2_Stream7_IRQHandler

#define TX_BUFFER_SIZE                     5
#define USART1_TX_DR_BASE                  (&USART1->DR)  //(USART1_BASE+0x04)

void Init_USART(void);
void Init_USART_DMA(void);
void USART_DMA_SEND(uint8_t* data,uint32_t size);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif



#include "bsp_usart.h"
#include "string.h"

uint8_t USART_TX_BUFFER[TX_BUFFER_SIZE]={0x00,0x02,0x04,0x06,0x08};
uint8_t USART_TX_BUFFER1[TX_BUFFER_SIZE]={0x01,0x03,0x05,0x07,0x09};

void Init_USART(void)
{
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(USART1_TX_GPIO_CLK|USART1_RX_GPIO_CLK,ENABLE);//使能GPIOA时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(LOGGER_USART_CLK,ENABLE);//使能USART1时钟
	
    //USART1对应引脚复用映射
	GPIO_PinAFConfig(USART1_TX_GPIO_Port, USART1_TX_SOURCE,USART1_TX_AF);//PA9复用为USART1
	GPIO_PinAFConfig(USART1_RX_GPIO_Port, USART1_RX_SOURCE,USART1_RX_AF);//PA10复用为USART1
	
	//USART1端口配置
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=USART1_TX_PIN;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;//复用功能
	GPIO_InitStruct.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;//推挽复用输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP;//上拉
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Fast_Speed;//速度50MHz
	GPIO_Init(USART1_TX_GPIO_Port,&GPIO_InitStruct);//初始化PA9
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=USART1_RX_PIN;
	GPIO_Init(USART1_RX_GPIO_Port,&GPIO_InitStruct);//初始化PA10
		
	//配置USART参数
	USART_InitTypeDef USART_Init_Struct;
	USART_Init_Struct.USART_BaudRate=LOGGER_USART_BAUDRATE;
	USART_Init_Struct.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_Init_Struct.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;
	USART_Init_Struct.USART_Parity=USART_Parity_No;
	USART_Init_Struct.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
	USART_Init_Struct.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
	USART_Init(LOGGER_USART,&USART_Init_Struct);
	
	//配置中断控制器并使能USART接收中断
	NVIC_InitTypeDef NVIC_Init_Struct;
	NVIC_Init_Struct.NVIC_IRQChannel=LOGGER_USART_IRQ;
	NVIC_Init_Struct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_Init_Struct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
	NVIC_Init_Struct.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;
	NVIC_Init(&NVIC_Init_Struct);
	USART_ITConfig(LOGGER_USART,USART_IT_IDLE,ENABLE);
	
	//使能USART
	USART_Cmd(LOGGER_USART,ENABLE);
	
	//使能USART_DMA
	USART_DMACmd(LOGGER_USART,USART_DMAReq_Tx|USART_DMAReq_Rx,ENABLE);
}

void LOGGER_USART_IRQHandler(void)
{
	
}

//重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    /* 发送一个字节数据到串口 */
    USART_SendData(LOGGER_USART, (uint8_t) ch);

    /* 等待发送完毕 */
    while (USART_GetFlagStatus(LOGGER_USART, USART_FLAG_TXE) == RESET);

    return (ch);
}


void USART_DMA_SEND(uint8_t* data,uint32_t size)
{
	while (DMA_GetCmdStatus(USART1_TX_DMA_STREAM) != DISABLE) {
    }

	memcpy(USART_TX_BUFFER,data,size);
  	
	DMA_Cmd(USART1_TX_DMA_STREAM,DISABLE);
	DMA_SetCurrDataCounter(USART1_TX_DMA_STREAM,size);
	DMA_Cmd(USART1_TX_DMA_STREAM,ENABLE);
}


void Init_USART_DMA(void)
{
	/* 使能DMA时钟 */
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(USART1_TX_DMA_STREAM_CLK, ENABLE);
	
	 /* 复位初始化DMA数据流 */
    DMA_DeInit(USART1_TX_DMA_STREAM);

    /* 确保DMA数据流复位完成 */
    while (DMA_GetCmdStatus(USART1_TX_DMA_STREAM) != DISABLE) {
    }
	
	DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=TX_BUFFER_SIZE;//一次DMA事务传输的数据个数
	DMA_InitStructure.DMA_Channel=USART1_TX_DMA_CHANNEL;
	DMA_InitStructure.DMA_DIR=DMA_DIR_MemoryToPeripheral;
	DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode=DMA_FIFOMode_Disable;
	DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold=DMA_FIFOThreshold_Full;
	DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr= (uint32_t)USART_TX_BUFFER;
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst=DMA_MemoryBurst_Single;
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_Byte;
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable;
	DMA_InitStructure.DMA_Mode=DMA_Mode_Normal;
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=(uint32_t)USART1_TX_DR_BASE;
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst=DMA_PeripheralBurst_Single;
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_Byte;
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Disable;
	DMA_InitStructure.DMA_Priority=DMA_Priority_Low;
	DMA_Init(USART1_TX_DMA_STREAM,&DMA_InitStructure);
	
	//配置双缓冲
	DMA_DoubleBufferModeConfig(USART1_TX_DMA_STREAM,(uint32_t)USART_TX_BUFFER1,DMA_Memory_0);
	DMA_DoubleBufferModeCmd(USART1_TX_DMA_STREAM,ENABLE);
	
	DMA_ITConfig(USART1_TX_DMA_STREAM,DMA_IT_TC|DMA_IT_HT,ENABLE);
	
	DMA_ClearITPendingBit(USART1_TX_DMA_STREAM,USART1_TX_DMA_IT_TCIF|USART1_TX_DMA_IT_HTIF);
	
	//配置中断控制器并使能中断
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=USART1_TX_DMA_STREAM_IRQn;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
	
	DMA_Cmd(USART1_TX_DMA_STREAM,ENABLE);
}

void USART1_TX_DMA_STREAM_IRQHandler(void)
{
	if(SET==DMA_GetITStatus(USART1_TX_DMA_STREAM,USART1_TX_DMA_IT_HTIF))
	{
		//half transfer complete
		//printf("half transfer\r\n");
		DMA_ClearITPendingBit(USART1_TX_DMA_STREAM,USART1_TX_DMA_IT_HTIF);
	}
	else if(SET==DMA_GetITStatus(USART1_TX_DMA_STREAM,USART1_TX_DMA_IT_TCIF))
	{
		//transfer complete
		//printf("transfer complete\r\n");
		if(0==DMA_GetCurrentMemoryTarget(USART1_TX_DMA_STREAM))
		{
			//Current memory buffer used is Memory 0
			for(int i=0;i<TX_BUFFER_SIZE;i++)
			{
				USART_TX_BUFFER1[i]+=2;
			}
		}else
		{
			//Current memory buffer used is Memory 1
			for(int i=0;i<TX_BUFFER_SIZE;i++)
			{
				USART_TX_BUFFER[i]+=2;
			}
		}
		
		DMA_ClearITPendingBit(USART1_TX_DMA_STREAM,USART1_TX_DMA_IT_TCIF);
	}
}

在这里插入图片描述

有一个函数需要注意

	//配置双缓冲
	DMA_DoubleBufferModeConfig(USART1_TX_DMA_STREAM,(uint32_t)USART_TX_BUFFER1,DMA_Memory_0);
	DMA_DoubleBufferModeCmd(USART1_TX_DMA_STREAM,ENABLE);

配置双缓冲的主要函数。

DMA_GetCurrentMemoryTarget(USART1_TX_DMA_STREAM)

该函数可以获取DMA正在使用的buffer，然后我们就可以去填充另外一个buffer了。

3.疑问

双缓冲模式应用在对DMA连续传输要求比较高的地方，不需要一次DMA buffer传输结束后有过多的操作然后进行下一次传输。但是，我们使用half transfer和transfer complete两个中断好像也可以做到，当有half transfer中断时，我们去更新buffer的前一半数据，当有transfer complete中断时，我们去更新buffer的后一半数据，然后配置循环模式。
这种方式与使用双buffer有什么区别吗？可能单buffer在传输中去修改其中的值不是一个稳妥的方式吧！

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