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DMA简介

DMA框图

STM32的DMA有一下一些特征

DMA1控制器

DMA处理

数据方向

仲裁器

DMA通道

可编程的数据量

指针增量

循环模式

存储器到存储器模式

通道传输数据量

中断

通道配置过程

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DMA简介

DMA全称Direct Memroy Access, 既直接存储器访问。

DMA传输将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间。当CPU初始化这个传输动作,传输动作本身是由DMA控制器来实现和完成的。

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过程,通过硬件为RAM和IO设备开辟一条直接数据的通道,使得CPU的效率大大提高,为CPU减轻负担。

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。还有一个仲裁器来协调各个DMA请求的优先权。

DMA框图

 

 从图上可以看出DMA1有7个通道,可以理解为可以访问7个不同的地方,DMA2有5个通道,假设是从外设到存储器,可以看到图上的APB1,APB2里的外设可以提出DMA请求,通过仲裁器,在到设置好对应的通道,连接总线矩阵,这样就可以去访问Flash。或者反过来从Flash访问外设。

STM32的DMA有一下一些特征

1.每个通道都直接连接专用的硬件DMA请求,都支持软件触发,这些通过软件来配置。

2.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)。

3.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。

4.支持循环的缓冲器管理

5.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。

6.外设和存储器,存储器和外设的传输,存储器和存储器间的传输。

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

8.可编程的数据传输数目:最大为65536。

DMA1控制器

从外设(TIMx[x=1、2、3、4]、ADC1、 SPI1、 SPI/I2S2、12Cx[x=1、2]和USARTx[x=1、2、3])产生的7个请求,通过逻辑或输入到DMA1控制器,这意味着同时只能有一个请求有效。参见下图的DMA1请求映像。

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

 DMA2

DMA处理

在发生一个事件后,外设向DMA控制器发送一个请求信号。DMA控制器根据通道的优先权处理请求。当DMA控制器开始访问发出请求的外设时,DMA控制器立即发送给它一个应答信号。当从DMA控制器得到应答信号时,外设立即释放它的请求。一旦外设释放了这个请求,DMA控制器同时撤销应答信号。如果有更多的请求时,外设可以启动下一个周期。总之,每次DMA传送由3个操作组成:

1.从外设数据寄存器或者从当前外设/存储器地址寄存器指示的存储器地址取数据,第一次传输时的开始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器指定的外设基地址或存储器单元。

2.存数据到外设数据寄存器或者当前外设/存储器地址寄存器指示的存储器地址,第一次传输时的开始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器指定的外设基地址或存储器单元。

3.执行一次DMA_CNDTRx寄存器的递减操作,该寄存器包含未完成的操作数目。

数据方向

仲裁器

仲裁器根据通道请求的优先级来启动外设/存储器的访问。优先权管理分个阶段:

软件:每个通道的优先权可以在DMA_CCRx寄存器中设置,有4个等级:

        最高优先级

        高优先级

        中等优先级

        低优先级

硬件:如果2个请求有相同的软件优先级,则较低编号的通道比较高编号的通道有较高的优先权。举个例子,通道2优先于通道4。

注意: 在大容量产品和互联型产品中,DMA1控制器拥有高于DMA2控制器的优先级

DMA通道

每个通道都可以在有固定地址的外设寄存器和存储器地址之间执行DMA传输: DMA传输的数据量是可编程的,最大达到65535。包含要传输的数据项数量的寄存器,在每次传输后递减。

可编程的数据量

外设和存储器的传输数据量可以通过DMA_CCRx寄存器中的PSIZE和MSIZE位编程。

指针增量

通过设置DMA_CCRx寄存器中的PINC和MINC标志位,外设和存储器的指针在每次传输后可以有选择地完成自动增量。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,增量值取决与所选的数据宽度为1、2或4,第一个传输的地址是存放在DMA_CPAR/DMA_CMARx寄存器中地址。在传输过程中,这些寄存器保持它们初始的数值,软件不能改变和读出当前正在传输的地址(它在内部的当前外设/存储器地址寄存器中)。当通道配置为非循环模式时,传输结束后(即传输计数变为0)将不再产生DMA操作。要开始新的DMA传输,需要在关闭DMA通道的情况下,在DMA_CNDTRx寄存器中重新写入传输数目。在循环模式下,最后一次传输结束时, DMA_CNDTRx寄存器的内容会自动地被重新加载为其初始数值,内部的当前外设/存储器地址寄存器也被重新加载为DMA_CPARx/DMA_CMARx寄存器设定的初始基地址。

循环模式

循环模式用于处理循环缓冲区和连续的数据传输(如ADC的扫描模式)。在DMA_CCRx寄存器中的CIRC位用于开后这一功能。当启动了循环模式,数据传输的数目变为0时,将会自动地被恢复成配置通道时设置的初值, DMA操作将会继续进行。

存储器到存储器模式

DMA通道的操作可以在没有外设请求的情况下进行,这种操作就是存储器到存储器模式。当设置了DMA_CCRx寄存器中的MEM2MEM位之后,在软件设置了DMA_CCRx寄存器中的EN位启动DMA通道时,DMA传输将马上开始。当DMA_CNDTRx寄存器变为0时, DMA传输结束。存储器到存储器模式不能与循环模式同时使用。

通道传输数据量

 中断

每个DMA通道都可以在DMA传输过半、传输完成和传输错误时产生中断。为应用的灵活性考虑,通过设置寄存器的不同位来打开这些中断。

通道配置过程

下面是配置DMA通道x的过程(x代表通道号):

1.在DMA_CPARx寄存器中设置外设寄存器的地址。发生外设数据传输请求时,这个地址将是数据传输的源或目标。

2.在DMA_CMARx寄存器中设置数据存储器的地址。发生外设数据传输请求时,传输的数据将从这个地址读出或写入这个地址。

3.在DMA_CNDTRx寄存器中设置要传输的数据量。在每个数据传输后,这个数值递减。

4.在DMA_CCRx寄存器的PL[1:0]位中设置通道的优先级。在DMA_CCRx寄存器中设置数据传输的5.方向、循环模式、外设和存储器的增量模式、外设和存储器的数据宽度、传输一半产生中断或传输完成产生中断。

6.设置DMA_CCRx寄存器的ENABLE位,启动该通道。旦启动了DMA通道,它既可响应连到该通道上的外设的DMA请求。