[STM32F103C8T6]DMA

news2024/11/26 4:21:22
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。
我自己的理解就是:类似于一个多线程的存在,一些简单的比如数据传输的动作可以不通过CPU,DMA直接动作,这样可以释放CPU,让CPU去做些更有意义的事儿
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)。
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 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:
存储器 存储器(例如:复制某特别大的数据 buf
存储器 外设 (例如:将某数据 buf 写入串口 TDR 寄存器)
外设 存储器 (例如:将串口 RDR 寄存器写入某数据 buf

 

 

 

DMA 控制器
STM32F103 2 DMA 控制器, DMA1 7 个通道, DMA2 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。
DMA1 7 个通道:

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
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
指针递增模式
外设和存储器指针在每次传输后可以自动向后递增或保持常量。当设置为增量模式时,下一个要
传输的地址将是前一个地址加上增量值

实验1

 将内存数据搬运到内存(类似于将一个数组的数据复制到另一个数组)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。

 

AL_StatusTypeDefHAL_DMA_Start(DMA_HandleTypeDef*hdma,uint32_tSrcAddress,uint32_t DstAddress,uint32_tDataLength)

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

 __HAL_DMA_GET_FLA 

# 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
/*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];

//重定向printf
int fputc(int ch , FILE* f)
{
    unsigned char temp[1] = {ch};
    HAL_UART_Transmit(&huart1,(const char*)temp,strlen(temp),100);
    return ch;
}

//main函数里

int i = 0;
HAL_DMA_Start(&hdma_memtomem_dma1_channel1,(uint32_t)desBuf,sizeof(uint32_t)*BUF_SIZE);
//等待传输完成,传输完成,内置flag会被拉高
while(__HAL_DMA_GET_FLAG(&hdma_memtomem_dma1_channel1,DMA_FLAG_TC1)) == RESET);
for(i=0;i<BUF_SIZE;i++)
{
    printf("buf[%d] = %x",i,desBuf[i]);
}

实验2

从内存到外设搬运数据(用DMA将内存数据发送到串口) 

 HAL_UART_Transmit_DMA

HAL_StatusTypeDefHAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef*huart,uint8_t*pData,uint16_tSize)

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
/*
1. 准备数据
2. 将数据通过串口DMA发送
*/

#define BUF_SIZE 1000
unsigned char sendBuf[BUF_SIZE];

//main函数中
//准备数据
int i = 0;
for(i=0;i<BUF_SIZE;i++)
   sendBuf[i] = 'A';

//将数据通过串口发送
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,sendBuf,BUF_SIZE);

while(1)
{
//类似于双线程,主线程while(1)中始终让PB8状态反转,发送数据不通过CPU,直接由DMA发送
   HAL_GPIO_TogglenPin(GPIOB,GPIO_PIN_8);
   HAL_Delay(300);
}

实验3

将内存的数据发送到外设(将内存的数据通过串口打印)

如何判断串口接收是否完成?如何知道串口收到数据的长度?
使用 串口空闲中断 IDLE )!
串口空闲时,触发空闲中断;
空闲中断标志位由硬件置 1 ,软件清零
利用串口空闲中断,可以用如下流程实现 DMA 控制的任意长数据接收:
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。

1. __HAL_UART_ENABLE1. __HAL_UART_ENABLE (IDLE使能函数)

# define __HAL_UART_ENABLE_IT ( __HANDLE__ , __INTERRUPT__ ) (((( __INTERRUPT__ ) >> 28U )
== UART_CR1_REG_INDEX ) ? (( __HANDLE__ ) -> Instance -> CR1 |= (( __INTERRUPT__ ) &
UART_IT_MASK )) : \
((( __INTERRUPT__ ) >> 28U )
== UART_CR2_REG_INDEX ) ? (( __HANDLE__ ) -> Instance -> CR2 |= (( __INTERRUPT__ ) &
UART_IT_MASK )) : \
(( __HANDLE__ ) -> Instance -
> CR3 |= (( __INTERRUPT__ ) & UART_IT_MASK )))
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 (开启DMA串口接收函数)
   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_StatusTypeDefHAL状态(OKbusyERRORTIMEOUT
3. __HAL_UART_GET_FLAG (查询标志位状态函数)
# 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(清除标志位函数)
# 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(DMA停止函数)
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAStop ( UART_HandleTypeDef * huart )
参数一:UART_HandleTypeDef *huart,串口句柄
返回值:HAL_StatusTypeDefHAL状态(OKbusyERRORTIMEOUT
6. __HAL_DMA_GET_COUNTER (计算未传输数据长度函数)
# 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

main.c


uint8_t Rcv_Buf[BUF_SIZE];
uint8_t Rcv_len = 0;

void main()
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_DMA_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
    //使能IDLE空闲中断
	__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,	UART_IT_IDLE);
	//使能DMA接收中断
	HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,Rcv_Buf,BUF_SIZE);

     while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_8);//主函数一直led翻转
		HAL_Delay(300);
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
}

main.h

#define BUF_SIZE 100

 

stm32f1xxx.it.c

void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */

  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
	
	
	if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE) == SET)
	{
		__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1);//清除标志位
		HAL_UART_DMAStop(&huart1);//停止DMA防止干扰
		//计算接收到的字节
		uint8_t temp = __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx);
		Rcv_len = BUF_SIZE - temp;
		HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,Rcv_Buf,Rcv_len);//DMA发送数据到串口
		HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,Rcv_Buf,BUF_SIZE);//重新开启DMA传输,开始接受下一帧
	}
	
	
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */

  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

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