【STM32 系列】DMA —— 直接存储器存取

引言

这个最近也忘了，自用。

简介

• 存储器(SRAM、Flash)和外设之间数据传输、存储器和存储器之间数据传输。
• 通道就是数据转运路径，一个数据要进行转运，就要占用一个通道。如果有多个通道进行数据转运， 它们之间可以各转各的，互不干扰。
• 1、使用软件触发以后，DMA就会将数据以最快的速度全部转运完成。一般用于存储器到存储器之间的转运。
  2、使用硬件触发，就可以有一定的时机。例如ADC，可以触发一次DMA，DMA转运一次。一般用于外设到存储器的转运。
  3、每一个DMA的通道，其硬件触发源是不一样的，想要使用某一个硬件的触发源，就要使用它连接的通道，而不能任意选择。

 存储器

所谓的外设只不过是STM32特定指定了可以转运外设的存储器，本质上其实都是存储器到存储器之间的数据转运。

• ROM：只读存储器，非易失性、掉电不丢失的存储器。
• RAM：随机存储器，易失性、掉电丢失的存储器。

DMA存取

• 总线矩阵：其左边是主动单元，拥有存储器的访问权；右边的是被动单元，只能被左边的主动单元读写.
• 仲裁器：虽然DMA有多个通道可以独立转运数据，但是DMA总线只有一条，所以所有的通道都只能分时复用这一条DMA总线。产生了冲突，仲裁器就会根据通道的优先级，来决定使用先后。
• AHB从设备：DMA作为外设的自身的寄存器。所以DMA即是总线矩阵的主动单元，可以读写各种寄存器；也是AHB总线上的被动单元，CPU可以通道AHB总线对DMA进行配置。
• DMA请求：DMA的硬件触发源，比如DMA转换完成、串口接收到数据，需要触发DMA转运数据的时候，就会向DMA发出硬件触发信号。
• CPU和DMA直接访问Flash的话，只能读取而不可写入。
• SRAM是运行内存，可以任意读写。

DMA工作

• 传输计数器：指定DMA需要转运几次，是一个自减计数器。减到0后，就不再进行转运，并且自增的起始地址也会恢复到原本的起始地址。
• 自动重装器：在传输在传输计数器自减到0后将其重装到初始值，决定了转运的模式。如果不使能，就是单次转运模式；如果使能，就是循环转运模式。
• M2M：存储器到存储器。使能M2M时，DMA就会选择软件触发，以最快的速度连续不断的触发DMA，将传输计数器清零，完成一轮转换（注意与ADC的软件触发不太一样，这里可以理解为连续触发），并且软件触发和自动重装器不能一起用。不使能M2M时，可以选择硬件触发，触发源可以选择ADC、串口、定时器等外设，硬件达到某一个时机时，传输一个信号来触发DMA转运。
• 开关控制：DMA_CMD函数，使能后，DMA就能进行转运。

DMA工作条件

1. 开关控制，DMA使能。
2. 传输计数器必须大于0。
3. 触发源必须有触发信号，触发一次转运一次，传输计数器自减一次。
4. 当传输计数器等于0，且没有自动重装时，无论是否触发，DMA都不会再进行转运，此时就要失能开关控制(DMA_CMD)关闭DMA，给传输计数器写一个数，再使能开关控制开启DMA，才能继续工作（不能在DMA开启时写入传输计数器）。

DMA请求

• DMA每一个通道都有数据选择器，可以选择硬件或者软件触发。
• 每一个通道的硬件触发源不同，想要用不同的外设来触发，就必须选择某个特定的通道。假如选择软件触发，那么通道就可以任意选择。（每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发）
• 到底在一个通道上选择哪一个外设触发源，是根据其中某个外设开启了DMA输出来决定的(如ADC_DMACMD)，必须使用库函数开启某个外设的DMA输出才会有效。

 数据宽度与对齐

• 数据宽度都一样，就是正常的一个个转运。
• 假如目标的数据宽度比源端的数据宽度大，那就在目标数据前面多出的高位补0。
• 假如目标数据宽度比源端数据宽度小，那么就会把多出来的高位舍弃。

DMA数据转运

存储器到存储器之间的转运，使用软件触发，不需要等待硬件时机，尽快转运完成即可。

ADC扫描+DMA

• 左边ADC有七个通道，触发以后，七个通道依次进行AD转换，转换的结果都放到ADC_DR数据寄存器中。
• 在每一个单独的通道转换完成后，进行一次DMA数据转运，且目的地址进行自增。

• DMA配置

1. 外设地址写入ADC_DR寄存器的地址。
2. 存储器的地址在SRAM中定义一个数组ADValue，将ADValue的地址当作存储器的地址。
3. uint16_t位的数据，故数据宽度为半字传输。
4. 从ADC_DR寄存器将数据转运到DMA，那么外设地址不自增，存储器地址自增。
5. 此处通道有七个，故传输计数器写7。
6. ADC如果是单次扫描，那么DMA的传输计数器可以不自动重装，转换一轮就停止；如果ADC是连续扫描模式，那么DMA就可以使用自动重装，在ADC启动下一轮转换的时候，DMA也启动下一轮转运，ADC和DMA同步工作。
7. 使用ADC硬件触发DMA，因为ADC_DR的值是在ADC单个通道转换完成后才会有效，故DMA转运的时机需要和ADC单个通道转换完成同步，故选择ADC硬件触发。ADC扫描模式在一个单独的通道转换完成以后，没有任何标志位，也不会触发中断，但是会产生DMA请求，去触发DMA转运。
8. DMA最常见的用途就是配合ADC的扫描模式，因为ADC扫描模式有数据覆盖的特征。

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