再写TIMER+DMA驱动GPIO
早两年前写过用DMA直接驱动GPIO的文章,当时写的只是比较原理性的,没有实例。最近在用到单线总线,上了RTOS,为了提高效率,减少内核的浪费,就想到用TIMER+DMA+GPIO去输出单线总线时序。
上图是单线总线的时序,常规的方法就直接控制IO输出,电平的间隔用延时去控制,代码如下:
void SC50X0B_SDA(unsigned char data) { unsigned char i; SC5020_SDA_Reset(); HAL_Delay(3); for(i=0;i < 8;i++) { SC5020_SDA_Set(); if(data & 0x01) { delay_us(1200); SC5020_SDA_Reset(); delay_us(400); } else { delay_us(400); SC5020_SDA_Reset(); delay_us(1200); } data >>= 1; } SC5020_SDA_Set(); delay_us(200); }
整个时序执行需要2.5+(1.2+0.4)X8 = 15.3ms,这样内核要花15.3ms时间去输出这个时序,如果中断频繁也会导致时序有误差,引用通信失败。尤其是上了RTOS的话,会占用进程太长的时间,导致其它的进程无法及时执行,或者进程被抢占,导致时序误差,通信失败。当然很多人会有说用定时器中断去控制IO输出也可以实现,这样就大大的提高的效率,我这里不过多的讨论。用TIMER+DMA+GPIO的话,全靠外设输出时序,完全不占用内核的时间,这样的效率达到最高。如下是完整的代码实现:
#define TIMEFORDMATOGPIO TIM1 #define TIMEFORDMATOGPIO_CLK __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE #define TIMEFORDMATOGPIODAN DMA1_Channel5 TIM_HandleTypeDef sc5080htim; DMA_HandleTypeDef hdma_sc5080tim_up; uint32_t SC5080Data[4 *8 +1]; void SC5080_TIMx_MspInit(void); void SC5080_TIMx_Init(void) { sc5080htim.Instance = TIMEFORDMATOGPIO; sc5080htim.Init.Prescaler = 72 - 1; sc5080htim.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; sc5080htim.Init.Period = 400; sc5080htim.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; SC5080_TIMx_MspInit(); __HAL_TIM_ENABLE_DMA(&sc5080htim, TIM_DMA_UPDATE); HAL_TIM_Base_Init(&sc5080htim); } void SC5080_TIMx_MspInit(void) { /* Peripheral clock enable */ TIMEFORDMATOGPIO_CLK(); hdma_sc5080tim_up.Instance = TIMEFORDMATOGPIODAN; hdma_sc5080tim_up.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH; hdma_sc5080tim_up.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; hdma_sc5080tim_up.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; hdma_sc5080tim_up.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_WORD; hdma_sc5080tim_up.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_WORD; hdma_sc5080tim_up.Init.Mode = DMA_NORMAL; hdma_sc5080tim_up.Init.Priority = DMA_PRIORITY_VERY_HIGH; HAL_DMA_Init(&hdma_sc5080tim_up); } void SC5080B_Set(uint8_t data) { uint8_t i; SC5020_SDA_Reset(); #if 0 HAL_Delay(3); #else osDelay(3); #endif for(i=0;i < 8;i++) { if(data & 0x01) { SC5080Data[i*4 +0] = SC5020_SDA_Pin; SC5080Data[i*4 +1] = SC5020_SDA_Pin; SC5080Data[i*4 +2] = SC5020_SDA_Pin; SC5080Data[i*4 +3] = SC5020_SDA_Pin<<16; } else { SC5080Data[i*4 +0] = SC5020_SDA_Pin; SC5080Data[i*4 +1] = SC5020_SDA_Pin<<16; SC5080Data[i*4 +2] = SC5020_SDA_Pin<<16; SC5080Data[i*4 +3] = SC5020_SDA_Pin<<16; } data >>= 1; } SC5080Data[i*4 +0] = SC5020_SDA_Pin; HAL_DMA_Start_IT(&hdma_sc5080tim_up,(uint32_t)(&SC5080Data),(uint32_t)(&(SC5020_SDA_GPIO_Port->BSRR)),4*8+1); HAL_TIM_Base_Start(&sc5080htim); }
大概的原理就是利用定时器的update(或者PWM)去触发对应的DMA通道,DMA从内存搬到数据到GPIO的BSRR寄存器,GPIO对的Pin就会改变电平。这里用到了TIM1,查手册知道TIM1的update对应的DMA通道是DMA1的通道5,所以初始了TIM1跟DMA1_Channel5。
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发送一个Bit需要1600us,也就是4个400us,也就是说如果发1就是,定时器触发4次DMA,DMA搬运内存到GPIO的BSRR,只要搬到的数据到BSRR对应IO的输出1110,GPIO就是输出1200us的高电平,400us的低电,那IO就正好输出时序中的1。8个Bit,就是让DMA搬到4X8次,就可以整个时序。实际使用中只要调用 void SC5080B_Set(uint8_t data),计算当时发送时序需要搬到的数据,再启动DMA跟定时器,时序就会自动输出,不在需要内核的干预。当然这很容易拓展到同时最多输出16路的时序,效率上也一样的,大大的节省的内核的开销,让程序更加的高效。