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一、DMA简介
1、DMA简介
DMA(Direct Memory Access我们一些喜欢嵌入式的朋友一起建立的一个技术交流平台本着大家一起互相学习的心态而建立不太成熟希望志同道合的朋友一起来抱歉打扰您了QQ群372991598
一、DMA简介
1、DMA简介
DMA(Direct Memory Access直接内存存取)是一种可以大大减轻CPU工作量的数据转移方式。 CPU有转移数据、计算、控制程序转移等很多功能但其实转移数据尤其是转移大量数据是 可以不需要CPU参与 。比如希望外设A的数据拷贝到外设B只要给两种外设提供一条数据通路再加上一些控制转移的部件就可以完成数据的拷贝。 DMA就是基于以上设想设计的它的作用就是解决大量数据转移过度消耗CPU资源的问题。有了DMA使CPU更专注于更加实用的操作–计算、控制等。
2、DMA的工作原理
DMA的作用就是实现数据的直接传输而去掉了传统数据传输需要CPU寄存器参与的环节 主要涉及四种情况的数据传输但本质上是一样的都是从内存的某一区域传输到内存的另一区域外设的数据寄存器本质上就是内存的一个存储单元。四种情况的数据传输如下
外设到内存
内存到外设
内存到内存
外设到外设 当用户将参数设置好主要涉及 源地址 、 目标地址 、 传输数据量 这三个DMA控制器就会启动数据传输传输的终点就是剩余传输数据量为0循环传输不是这样的。换句话说只要剩余传输数据量不是0而且DMA是启动状态那么就会发生数据传输。
3、DMA是否影响CPU的运行
在X86架构系统中当DMA运作时假设我们从磁盘拷贝一个文件到U盘DMA实际上会占用系统总线周期中的一部分时间。也就是说在DMA未开启前系统总线可能完全被CPU使用当DMA开启后系统总线要为DMA分配一定的时间以保证DMA和CPU同时运作。那么显然DMA会降低CPU的运行速度。 在STM32控制器中芯片采用Cortex-M3架构总线结构有了很大的优化DMA占用另外的总线并不会与CPU的系统总线发生冲突。也就是说DMA的使用不会影响CPU的运行速度。
二、STM32的DMA结构
1、DMA的主要特性
● 12个 独立的可配置的通道(请求)DMA1有7个通道DMA2 有5个通道
● 每个通道都直接连接专用的硬件DMA请求每个通道都同样支持软件触发。这些功能通过
软件来配置。
● 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) 。
● 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。
● 支持循环的缓冲器管理
● 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。
● 存储器和存储器间的传输
● 外设和存储器存储器和外设的传输
● 闪存、SRAM 、外设的SRAM 、APB1 APB2和AHB外设均可作为访问的源和目标。
● 可编程的数据传输数目最大为65536 下面为功能框图
2、两个DMA控制器结构
① DMA1 controller
② DMA2 controller
3、DMA寄存器列表
① 中断类
DMA_ISR DMA中断状态寄存器 DMA_IFCR: DMA中断标志位清除寄存器 说明DMA1、DMA2分别有一组寄存器。
② 控制传输类
DMA_CCRx: DMA通道x配置寄存器 DMA_CNDTRx: DMA通道x数据数量寄存器 DMA_CPARx: DMA通道x外设地址寄存器 DMA_CMARx: DMA通道x内存地址寄存器 说明
每一个通道都有一组寄存器。
DMA_CPARx、DMA_CMARx是没有差别的它们都可以存放外设的地址、内存的地址。DMA_CPARx、DMA_CMARx只不过起得名字有差别而已。
4、STM32的DMA工作特点
① DMA进行数据传输的必要条件
剩余传输数据量大于0DMA通道传输使能通道上DMA数据传输有事件请求前两者都好理解对于第三点确实需要详细的解释请看下边的三条。
② 外设到XX方向的传输
假设是ADC到存储器的数据传输显然ADC的DMA传输的源地址是ADC的数据寄存器。并不是说只要DMA通道传输使能后就立即进行数据传输。只有当一次ADC转化完成ADC的DMA通道的传输事件有效DMA才会从ADC的数据寄存器读出数据写入目的地址。当DMA在读取ADC的数据寄存器时同时使ADC的DMA通道传输事件无效。显然要等到下一次ADC转换完成后才能启动再一次的数据传输。
③存储器对XX的DMA传输
因为数据是准备好的不像ADC还需要等待数据到位。所以不需要对应通道的事件。只要使能DMA数据传输就一直传输直到达到设定的传输量。
example: 1.内存到内存 DMA传输请求一直有效 2.内存到串口 DMA传输请求一直有效 一种解释 存储器对存储器的置位就相当于相应通道的事件有效。对应通道的事件有效和存储器对存储器的置位就是传输的触发位。每次传输的事件置位一次完成一次传输。如果是由外设引发的DMA传输则传输完成后相应传输事件会置为无效而存储器对存储器的传输则一次传输完成后相应事件一直有效直至完成设定的传输量。
④外设以DMA方式工作时能否再以软件方式进行操作 有一点是肯定的当外设以DMA方式正在数据传输时不可能再相应CPU的软件控制命令否则这不符合逻辑。 但是倘若外设仅仅配置成DMA工作方式但是DMA请求并未产生数据传输并没有进行。此时软件控制命令仍然能够对外设进行控制。这是笔者在串口以DMA方式发送数据情形下所得到的测试结论。
总结 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_CPARx /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。
通道配置过程
下面是配置DMA通道x的过程(x代表通道号)
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。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。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。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。设置DMA_CCRx寄存器的ENABLE位启动该通道。 一旦启动了DMA通道它既可响应连到该通道上的外设的DMA请求。 当传输一半的数据后半传输标志(HTIF)被置1当设置了允许半传输中断位(HTIE)时将产生一个中断请求。在数据传输结束后传输完成标志(TCIF)被置1当设置了允许传输完成中断位(TCIE)时将产生一个中断请求
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