十行代码，就能真正让你理解DMA(CPU的秘书)

news2024/9/25 23:15:55

下面的代码是单片机串口发送数据的程序.

char a=0xAA;//定义变量a,值为0xAA；
TXREG = a;//把数据由内存转移到串口外设；

那我们定义的变量a的值存储在哪里了呢？可以看下单片机的逻辑框图。
在这里插入图片描述
变量其实都是存在一个叫SRAM的存储器中，它是单片机的内存。存储变量的这个步骤，是由单片机的内核通过总线来操作完成。
第二行代码：它是把内存里的数据发送到串口的数据寄存器当中。当串口的数据寄存器接收到数据之后，它就会由串口外设自动的把数据发送出去，它也是需要由内核操作的。
在这里插入图片描述
但如果是发送一个字节的数据，一瞬间就能完成；如果是发送1万个0xAA，大约需要10s，对于单片机而言，将导致CPU极其宝贵的资源全都消耗再在数据转移上。
为了解决转移数据占用CPU资源这个痛点，工程师们设计了一种叫DMA的模块（Direct Memory Acess 直接内存访问），它的主要作用就是转移数据，比如由内存向串口外设转移数据，或者外设向内存转移数据，且不需要内核的参与，这样内核就可以腾出手来操作其它的事情，比如控制I/O口或者响应中断（如下图）。（即CPU负责和内存交互，而DMA负责内存向低速设备的复制）
在这里插入图片描述
以下面的常规程序而言，它需要先发送一万个串口数据，发送数据就得需要10s，然后才可以让LED闪烁。发送串口数据和LED灯闪烁没有办法同时进行。

for (i=0;i<10000;i++)
	{
		TXREG = 0xAA;//让串口发送0xAA;
	}
		LED  = 1;  //点亮LED；
		Delay(5); //延时5s
		LED = 0;
		Delay(5); //延时5s

但如果我们应用DMA后，它就能一边发送串口数据，一边让LED灯闪烁。

      //串口发送                                             //LED闪烁
for (i=0;i<10000;i++)                                  LED  = 1;  //点亮LED；    
	{                                                  Delay(5); //延时5s
		TXREG = 0xAA;//让串口发送0xAA;                  LED = 0;
	}                                                  Delay(5); //延时5s

那DMA是如何实现这个效果的呢？可以看下采用了DMA之后的程序

for(i=0;i<10000;i++)
 {
 	SendData[i] = 0xAA;  
 }
 DMA_PeriAddr = 0xFFFF; //设置DMA要传输的目标寄存器的地址，此例程为SRAM数据转移到串口外设，例程中串口外设数据寄存器的地址为0xFFFF;
 DMA_SramAddr = 0x0000;//设置SRAM内存源地址，也就是我们要转移的第一个数据的内存地址
 DMA_Direction = DMA-Peri;//指明数据转移的方向，及从DMA到串口外设
 DMA_DataSize = 10000;//设置传输数据的大小
 DMA_Sram+ = ON;//设置内存地址自增，如果为OFF，则会一直发送第一个数据
 DMA_Peri+ = OFF;//让串口外设地址不增；因为这些数据都是转移到串口，所以这些数据都发往同一个地址
 LED_shanruo(10);

上述程序中数组里的数据就是我们要发送的串口数据，并被存储在SRAM里，而且它们被存储的地址是连续的(如下图）
在这里插入图片描述
该程序在最开始阶段先配置好DMA初始化程序，然后就开始通过DMA发送数据，只有配置DMA时需要内核参与，配置完之后就不需要内核再参与了。这时候，DMA负责数据转移的操作，与此同时，内核就可以腾出手来控制LED闪烁。