STM32开发——DMA（数据搬运）

news2024/10/6 2:26:27

1.DMA简介

2.从内存到内存搬运

2.1CubeMX设置

2.2函数代码

3.内存到外设

3.1CubeMX配置

3.2 函数代码

4.外设到内存

4.1CubeMX配置

4.1函数代码

1.DMA简介

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。

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：
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数据！！如同时有多个外设的 DMA 请求，按照优先级进行响应。
DMA1有7个通道：

DMA2有5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

2.从内存到内存搬运

需求：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。

2.1CubeMX设置

重定向 printf 的话记得将下面这个勾打开：

用到的库函数

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）

代码实现
1. 开启数据传输
2. 等待数据传输完成
3. 打印数组内容

2.2函数代码

#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]);

3.内存到外设

需求：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。

3.1CubeMX配置

用到的库函数
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）

代码实现
1. 准备数据
2. 将数据通过串口DMA发送

3.2 函数代码

#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);
}

4.外设到内存

项目需求：使用DMA的方式将串口接收缓存寄存器的值搬运到内存中，并通过串口打印或者DMA打印。

4.1CubeMX配置

4.1函数代码

用到的库函数
1. __HAL_UART_ENABLE
#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
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

代码实现
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：

使能IDLE空闲中断；
使能DMA接收；
DMA不断传输数据到缓冲区；
一帧数据接收完毕，串口暂时空闲，触发串口空闲中断；
在中断服务函数中，清除IDLE空闲中断标志位，关闭DMA传输（防止干扰）；
计算刚才收到了多少个字节的数据。
处理缓冲区数据，使能DMA接收，开始下一帧接收。

main.c

#define size 100

uint8_t rcv_array[size];// 接收数据缓存数组
uint8_t rcv_len;// 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,rcv_array,rcv_len);// 使能DMA接收中断

stm32f1xx_it.c

#define size 100

extern uint8_t rcv_array[size];
extern uint8_t rcv_len;

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){  //如果uart1发送中断空闲了
		__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1);     //清除空闲标志位
		HAL_UART_DMAStop(&huart1);              //停止MDA传输
		
		//开始处理接收数组
		rcv_len= size-__HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx);   //计算接收数组长度
		//HAL_UART_Transmit(&huart1,rcv_array,rcv_len,100);    //发送数据方式1
		HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1,rcv_array,rcv_len);    //发送数据方式2
		HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rcv_array,size);        //开启输出DMA接收
	}
  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

实现效果