【STM32H7教程】第55章 STM32H7的图形加速器DMA2D的基础知识和HAL库API

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第55章 STM32H7的图形加速器DMA2D的基础知识和HAL库API

本章节为大家讲解DMA2D，实际项目中显示屏的加速全靠它了，而且性能也比较给力。

55.1 初学者重要提示

55.2 DMA2D基础知识

55.3 DMA2D的HAL库用法

55.4 源文件stm32h7xx_hal_dma2d.c

55.5 总结

55.1 初学者重要提示

DMA2D是专门用于LCD加速的，特别是刷单色屏，刷图片，刷Alpah（透明）混合效果全靠它，而且可以大大降低CPU利用率。
测评STM32H7的LTDC+DMA2D性能，100Hz以上无压力，刷800*480图片和色块仅需2.6ms一张：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=91489 。
H7的DMA2D与F429的DMA2D最大区别是支持了ARGB和ABGR互转，而且支持H7的硬解JEPG输出格式YCbCr转RGB，方便LCD显示。
特别注意，大家只需对HAL库提供的DMA2D操作API有个了解即可，实际工程中，并不使用这些API，我们需要使用更加高效的寄存器直接操作，在下一章节会为大家说明。

55.2 DMA2D基础知识

DMA2D主要实现了两个功能，一个是DMA数据传输功能，另一个是2D图形加速功能。

DMA数据传输

主要是两种方式，一个是寄存器到存储器，另一个是存储器到存储器。通过DMA可以大大降低CPU的利用率。

2D图形加速功能

支持硬件的颜色格式转换和Alpha混合效果。

55.2.1 DMA2D硬件框图

认识一个外设，最好的方式就是看它的框图，方便我们快速地了解DMA2D的基本功能，然后再看手册了解细节。框图如下所示：

通过这个框图，我们可以得到如下信息：

dma2d_aclk

AXI 总线时钟输入。

dma2d_gbl_it

DMA2D全局中断输出。

dma2d_clut_trg

CLUT传输完成信号输出，可以触发MDMA。

dma2d_tc_trg

传输完成信号输出，可以触发MDMA。

dma2d_tw_trg

传输watermark信号输出，可以触发MDMA。

将这个硬件框图简化一下，就是下面这样：

下面按照简化的硬件框图，对每个部分做个说明。

55.2.2 DMA2D工作模式

DMA2D支持的工作模式如下：

模式1：寄存器到存储器模式

这个模式主要用于清屏，也即是将显示屏清为单色效果。

模式2：存储器到存储器模式

这个模式用于从一个存储器复制一块数据到另一个存储器，比如将摄像头OV7670的输出图像复制到LCD显存就可以采用这种方式。

模式3：存储器到存储器模式，带颜色格式转换

这个模式比模式2多了一个颜色格式转换，比如我们要显示一幅RGB888颜色格式的位图到RGB565颜色格式的显示屏，就需要用到这个模式，只需输入端配置为RGB888，输出端配置RGB565即可。位图颜色格式转换后会显示到显示屏上。

模式4：存储器到存储器模式，带颜色格式转换和混合

这个模式比模式3多了一个混合操作，通过混合，可以将两种效果进行混合显示。

模式5：存储器到存储器模式，带颜色格式转换和混合，前景色是固定的

同模式4，只是前景色的颜色值是固定的。

55.2.3 前景层和背景层的输入以及颜色格式转换

前景层和背景层是指的用户绘制图形时的前景色和背景色，比如我们显示汉字，字体会有一个颜色，也就是前景色，还有一个背景色。又比如我们绘制两幅图片，想将两幅图片混合，那就可以将一幅图片作为前景层，另一个幅图片作为背景层。

DMA2D支持的输入颜色格式如下，前景层和背景层一样：

前8种颜色格式在第50章的第2小节开头有介绍，这里把后四种做个说明：

L4 (4-bit luminance or CLUT)

4位颜色格式，实际上仅仅是4位索引值，范围0–15,而每个索引值的具体颜色值在查色表CLUT里面存储。

A4和A8

A4和A8用于特定的Alpha模式，既不存储颜色信息，也没有索引值。

YCbCr

这个是H7的硬件JPEG输出的颜色格式，后面JPEG章节为大家专门做讲解。

这里特别注意一点，输入颜色格式的Alpha值是可以设置的，而且颜色格式里面的R通道和B通道可以交换位置。

55.2.4 前景层和背景层混合

DMA2D混合器用于混合前景色和背景色，这个功能不需要任何配置，仅需要通过DMA2D_CR寄存器使能即可。混合公式如下：

55.2.5 DMA2D输出颜色格式

DMA2D支持的输出颜色格式如下：

这里特别注意一点，输出颜色格式的Alpha值是可以设置的，而且颜色格式里面的R通道和B通道可以交换位置。

55.3 DMA2D的HAL库用法

DMA2D的HAL库用法其实就是几个结构体变量成员的配置和使用，然后配置时钟，并根据需要配置NVIC、中断。下面我们逐一展开为大家做个说明。

55.3.1 DMA2D寄存器结构体DMA2D_TypeDef

DMA2D相关的寄存器是通过HAL库中的结构体DMA2D_TypeDef定义的，在stm32h743xx.h中可以找到它们的具体定义：

typedef struct
{
  __IO uint32_t CR;            /*!< DMA2D Control Register,                         Address offset: 0x00 */
  __IO uint32_t ISR;           /*!< DMA2D Interrupt Status Register,                Address offset: 0x04 */
  __IO uint32_t IFCR;          /*!< DMA2D Interrupt Flag Clear Register,            Address offset: 0x08 */
  __IO uint32_t FGMAR;         /*!< DMA2D Foreground Memory Address Register,       Address offset: 0x0C */
  __IO uint32_t FGOR;          /*!< DMA2D Foreground Offset Register,               Address offset: 0x10 */
  __IO uint32_t BGMAR;         /*!< DMA2D Background Memory Address Register,       Address offset: 0x14 */
  __IO uint32_t BGOR;          /*!< DMA2D Background Offset Register,               Address offset: 0x18 */
  __IO uint32_t FGPFCCR;       /*!< DMA2D Foreground PFC Control Register,          Address offset: 0x1C */
  __IO uint32_t FGCOLR;        /*!< DMA2D Foreground Color Register,                Address offset: 0x20 */
  __IO uint32_t BGPFCCR;       /*!< DMA2D Background PFC Control Register,          Address offset: 0x24 */
  __IO uint32_t BGCOLR;        /*!< DMA2D Background Color Register,                Address offset: 0x28 */
  __IO uint32_t FGCMAR;        /*!< DMA2D Foreground CLUT Memory Address Register,  Address offset: 0x2C */
  __IO uint32_t BGCMAR;        /*!< DMA2D Background CLUT Memory Address Register,  Address offset: 0x30 */
  __IO uint32_t OPFCCR;        /*!< DMA2D Output PFC Control Register,              Address offset: 0x34 */
  __IO uint32_t OCOLR;         /*!< DMA2D Output Color Register,                    Address offset: 0x38 */
  __IO uint32_t OMAR;          /*!< DMA2D Output Memory Address Register,           Address offset: 0x3C */
  __IO uint32_t OOR;           /*!< DMA2D Output Offset Register,                   Address offset: 0x40 */
  __IO uint32_t NLR;           /*!< DMA2D Number of Line Register,                  Address offset: 0x44 */
  __IO uint32_t LWR;           /*!< DMA2D Line Watermark Register,                  Address offset: 0x48 */
  __IO uint32_t AMTCR;         /*!< DMA2D AHB Master Timer Configuration Register,  Address offset: 0x4C */
  uint32_t      RESERVED[236]; /*!< Reserved, 0x50-0x3FF */
  __IO uint32_t FGCLUT[256];   /*!< DMA2D Foreground CLUT,                          Address offset:400-7FF */
  __IO uint32_t BGCLUT[256];   /*!< DMA2D Background CLUT,                          Address offset:800-BFF */
} DMA2D_TypeDef;

__IO表示volatile, 这是标准C语言中的一个修饰字，表示这个变量是非易失性的，编译器不要将其优化掉。core_m7.h 文件定义了这个宏：

#define     __O     volatile             /*!< Defines 'write only' permissions */
#define     __IO    volatile             /*!< Defines 'read / write' permissions */

下面我们再看DMA2D的定义，在stm32h743xx.h文件。

#define PERIPH_BASE              ((uint32_t)0x40000000) 
#define D1_AHB1PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x12000000)
#define DMA2D_BASE               (D1_AHB1PERIPH_BASE + 0x1000)
#define DMA2D                    ((DMA2D_TypeDef *) DMA2D_BASE) <----- 展开这个宏，(DMA2D_TypeDef *) 0x52001000

我们访问DMA2D的ISR寄存器可以采用这种形式：DMA2D->ISR = 0。

55.3.2 DMA2D参数初始化结构体DMA2D_InitTypeDef

此结构体用于配置DMA2D的基本参数，具体定义如下：

typedef struct
{
  uint32_t             Mode;              
  uint32_t             ColorMode;        
  uint32_t             OutputOffset;       
  uint32_t             AlphaInverted;    
  uint32_t             RedBlueSwap;       
} DMA2D_InitTypeDef;

下面将这几个参数逐一为大家做个说明：

uint32_t Mode

此参数用于设置DMA2D的传输模式，具体支持的参数如下：

#define DMA2D_M2M        ((uint32_t)0x00000000U)  /*存储器到存储传输模式 */
#define DMA2D_M2M_PFC     DMA2D_CR_MODE_0         /*存储器到存储器传输模式，并执行FPC像素格式转 */
#define DMA2D_M2M_BLEND   DMA2D_CR_MODE_1         /* 存储器到存储器模式，并执行像素格式转换和混合 */
#define DMA2D_R2M         DMA2D_CR_MODE           /* 寄存器到存储器传输模式 */

uint32_t ColorMode

此参数用于设置DMA2D的输出颜色格式，具体支持的参数如下：

#define DMA2D_OUTPUT_ARGB8888       ((uint32_t)0x00000000U)               /* ARGB8888 */
#define DMA2D_OUTPUT_RGB888         DMA2D_OPFCCR_CM_0                     /* RGB888 */
#define DMA2D_OUTPUT_RGB565         DMA2D_OPFCCR_CM_1                     /* RGB565 */
#define DMA2D_OUTPUT_ARGB1555       (DMA2D_OPFCCR_CM_0|DMA2D_OPFCCR_CM_1) /* ARGB1555 */
#define DMA2D_OUTPUT_ARGB4444       DMA2D_OPFCCR_CM_2                     /* ARGB4444 */

uint32_t OutputOffset

此参数用于设置输出位置的偏移值，参数范围0x0000到0x3FFF。

uint32_t AlphaInverted

此参数用于设置DMA2D的输出颜色格式Alpha值反转（即255-原来数值），具体支持的参数如下：

#define DMA2D_REGULAR_ALPHA      ((uint32_t)0x00000000U)  /* 正常输出 */
#define DMA2D_INVERTED_ALPHA     ((uint32_t)0x00000001U)  /* 反转输出 */

uint32_t RedBlueSwap

此参数用于设置DMA2D的输出颜色格式中R通道和B通道的交换，具体支持的参数如下：

#define DMA2D_RB_REGULAR   ((uint32_t)0x00000000U)  /* 不交换(RGB or ARGB) */
#define DMA2D_RB_SWAP      ((uint32_t)0x00000001U)  /* 交换(BGR or ABGR) */

55.3.3 DMA2D的图层结构体DMA2D_LayerCfgTypeDef

此结构体用于配置前景色和背景色。

typedef struct
{
  uint32_t             InputOffset;       
  uint32_t             InputColorMode;    
  uint32_t             AlphaMode;        
  uint32_t             InputAlpha;        
  uint32_t             AlphaInverted;    
  uint32_t             RedBlueSwap;       
  uint32_t             ChromaSubSampling;
} DMA2D_LayerCfgTypeDef;

下面将这几个参数逐一为大家做个说明。

uint32_t InputOffset

设置前景色或者背景色的输入偏移，范围0x000到0x3FFF。

uint32_t InputColorMode

设置前景色或者背景色的输入颜色格式，具体支持的参数如下：

#define DMA2D_INPUT_ARGB8888        ((uint32_t)0x00000000U)  /* ARGB8888 */
#define DMA2D_INPUT_RGB888          ((uint32_t)0x00000001U)  /* RGB888   */
#define DMA2D_INPUT_RGB565          ((uint32_t)0x00000002U)  /* RGB565   */
#define DMA2D_INPUT_ARGB1555        ((uint32_t)0x00000003U)  /* ARGB1555 */
#define DMA2D_INPUT_ARGB4444        ((uint32_t)0x00000004U)  /* ARGB4444 */
#define DMA2D_INPUT_L8              ((uint32_t)0x00000005U)  /* L8       */
#define DMA2D_INPUT_AL44            ((uint32_t)0x00000006U)  /* AL44     */
#define DMA2D_INPUT_AL88            ((uint32_t)0x00000007U)  /* AL88     */
#define DMA2D_INPUT_L4              ((uint32_t)0x00000008U)  /* L4       */
#define DMA2D_INPUT_A8              ((uint32_t)0x00000009U)  /* A8       */
#define DMA2D_INPUT_A4              ((uint32_t)0x0000000AU)  /* A4       */
#define DMA2D_INPUT_YCBCR           ((uint32_t)0x0000000BU)  /* YCbCr    */

uint32_t AlphaMode

设置前景色或者背景色的Alpha模式，具体支持的参数如下：

#define DMA2D_NO_MODIF_ALPHA   ((uint32_t)0x00000000U)  /* 不修改Alpha通道值 */
#define DMA2D_REPLACE_ALPHA    ((uint32_t)0x00000001U)  /* 用新设置的Alpha值替换原始Alpha值 */
#define DMA2D_COMBINE_ALPHA    ((uint32_t)0x00000002U)  /* 用新设置的Alpha值与原始Alpha值的乘积替换原始Alaha值*/

uint32_t InputAlpha

设置前景色或者背景色的Alpha值，范围0x00到0xFF，如果颜色格式是A4或者A8，那么此参数的范围是0x00000000到0xFFFFFFFF，标准的ARGB8888格式。

uint32_t AlphaInverted

设置前景色或者背景色的输入颜色格式Alpha值反转（即255-原来数值），具体支持的参数如下：

#define DMA2D_REGULAR_ALPHA      ((uint32_t)0x00000000U)  /* 正常输出 */
#define DMA2D_INVERTED_ALPHA     ((uint32_t)0x00000001U)  /* 反转输出 */

uint32_t RedBlueSwap

设置前景色或者背景色颜色格式中R通道和B通道的交换，具体支持的参数如下：

#define DMA2D_RB_REGULAR   ((uint32_t)0x00000000U)  /* 不交换(RGB or ARGB) */
#define DMA2D_RB_SWAP      ((uint32_t)0x00000001U)  /* 交换(BGR or ABGR) */

uint32_t ChromaSubSampling

设置前景色或者背景色中YCbCr 颜色模式的采样格式，具体支持的参数如下：

#define DMA2D_NO_CSS               ((uint32_t)0x00000000)  /* 4:4:4 */
#define DMA2D_CSS_422              ((uint32_t)0x00000001)  /* 4:2:2 */
#define DMA2D_CSS_420              ((uint32_t)0x00000002)  /* 4:2:0 */

55.3.4 DMA2D句柄结构体DMA2D_HandleTypeDef

HAL库在DMA2D_TypeDef， DMA2D_InitTypeDef和DMA2D_LayerCfgTypeDef的基础上封装了一个结构体DMA2D_HandleTypeDef，定义如下：

typedef struct __DMA2D_HandleTypeDef
{
  DMA2D_TypeDef               *Instance;                                                                                                                                                                                          
  DMA2D_InitTypeDef           Init;                                                        
  void                        (* XferCpltCallback)(struct __DMA2D_HandleTypeDef * hdma2d);                                                                                                                                             
  void                        (* XferErrorCallback)(struct __DMA2D_HandleTypeDef * hdma2d);                                                                                      
  DMA2D_LayerCfgTypeDef       LayerCfg[MAX_DMA2D_LAYER];                                    
  HAL_LockTypeDef             Lock;                                                                                                                                                                                                    
  __IO HAL_DMA2D_StateTypeDef State;                                                                                                                                                                                                   
  __IO uint32_t               ErrorCode;                                                   } DMA2D_HandleTypeDef;

下面将这几个参数逐一做个说明。

DMA2D_TypeDef *Instance

这个参数是寄存器的例化，方便操作寄存器，详见本章3.1小节。

DMA2D_InitTypeDef Init;

这个参数是用户接触较多的，用于配置DMA2D的基本参数，详见本章3.2小节。

void (* XferCpltCallback)(struct __DMA2D_HandleTypeDef * hdma2d);
void (* XferErrorCallback)(struct __DMA2D_HandleTypeDef * hdma2d);

DMA2D中断服务程序里面执行的回调函数，一个是传输完成回调，另一个是传输错误回调。

DMA2D_LayerCfgTypeDef LayerCfg[MAX_DMA2D_LAYER]

这个参数用于前景色和背景色的设置，MAX_DMA2D_LAYER=2，详见本章3.3小节。

HAL_LockTypeDef Lock

__IO uint32_t State;

__IO uint32_t ErrorCode

这三个变量主要供函数内部使用。Lock用于设置锁状态，State用于设置DMA2D通信状态，而ErrorCode用于配置代码错误。

55.3.5 DMA2D初始化流程总结

对于DMA2D来说，其实不需要初始化流程，每个功能都可以直接封装出一个函数来，下个章节会为大家专门讲解，也是实际项目比较推荐的方式。

55.4 源文件stm32h7xx_hal_dma2d.c

这里把我们把如下几个常用到的函数做个说明：

HAL_DMA2D_Init
HAL_DMA2D_ConfigLayer
HAL_DMA2D_Start_IT
HAL_DMA2D_BlendingStart_IT

55.4.1 函数HAL_DMA2D_Init

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_DMA2D_Init(DMA2D_HandleTypeDef *hdma2d)
{ 

/*  检测参数是否有效 */
  if(hdma2d == NULL)
  {
     return HAL_ERROR;
  }

  /* 检测函数形参 */
  assert_param(IS_DMA2D_ALL_INSTANCE(hdma2d->Instance));
  assert_param(IS_DMA2D_MODE(hdma2d->Init.Mode));
  assert_param(IS_DMA2D_CMODE(hdma2d->Init.ColorMode));
  assert_param(IS_DMA2D_OFFSET(hdma2d->Init.OutputOffset));

  if(hdma2d->State == HAL_DMA2D_STATE_RESET)
  {
    hdma2d->Lock = HAL_UNLOCKED;
    /* 初始化GPIO，NVIC等 */
    HAL_DMA2D_MspInit(hdma2d);
  }
  
  /* 设置DAM2D外设状态 */
  hdma2d->State = HAL_DMA2D_STATE_BUSY;  

  /* 设置DAM2D工作模式 -------------------------------------------*/
  MODIFY_REG(hdma2d->Instance->CR, DMA2D_CR_MODE, hdma2d->Init.Mode);

  /* 设置输出颜色格式 ---------------------------------------*/
  MODIFY_REG(hdma2d->Instance->OPFCCR, DMA2D_OPFCCR_CM, hdma2d->Init.ColorMode);

  /* 设置输出偏移 ------------------------------------------*/  
  MODIFY_REG(hdma2d->Instance->OOR, DMA2D_OOR_LO, hdma2d->Init.OutputOffset);  

  /* 设置输出颜色格式中的Alpah值反转 */
  MODIFY_REG(hdma2d->Instance->OPFCCR, DMA2D_OPFCCR_AI, (hdma2d->Init.AlphaInverted << DMA2D_POSITION_OPFCCR_AI));
  
  MODIFY_REG(hdma2d->Instance->OPFCCR, DMA2D_OPFCCR_RBS,(hdma2d->Init.RedBlueSwap << DMA2D_POSITION_OPFCCR_RBS));
  

  /* 无错误 */
  hdma2d->ErrorCode = HAL_DMA2D_ERROR_NONE;

  /* DAM2D就绪 */
  hdma2d->State  = HAL_DMA2D_STATE_READY;

  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数用于初始化DMA2D的工作模式和输出颜色格式。

函数参数：

第1个参数是DMA2D_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置要初始化的参数，结构体变量成员的详细介绍看本章3.4小节。
返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

注意事项：

函数HAL_DMA2D_MspInit用于初始化DMA2D的底层时钟、NVIC等功能。需要用户自己在此函数里面实现具体的功能。由于这个函数是弱定义的，允许用户在工程其它源文件里面重新实现此函数。当然，不限制一定要在此函数里面实现，也可以像早期的标准库那样，用户自己初始化即可，更灵活些。
如果形参hdma2d的结构体成员State没有做初始状态，这个地方就是个坑。特别是用户搞了一个局部变量DMA2D_HandleTypeDef Dma2dHandle。

对于局部变量来说，这个参数就是一个随机值，如果是全局变量还好，一般MDK和IAR都会将全部变量初始化为0，而恰好这个 HAL_DMA2D_STATE_RESET = 0x00U。

解决办法有三

方法1：用户自己初始DMA2D底层。

方法2：定义DMA2D_HandleTypeDef LtdcHandle为全局变量。

方法3：下面的方法

if(HAL_DMA2D_DeInit(&Dma2dHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}  
if(HAL_DMA2D_Init(&Dma2dHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}

使用举例：

DMA2D_HandleTypeDef Dma2dHandle;

/*##-1- 配置DMA工作模式，输出颜色格式和输出偏移 #############*/
Dma2dHandle.Instance = DMA2D;

Dma2dHandle.Init.Mode          = DMA2D_M2M;             /* 存储器到存储器模式 */
Dma2dHandle.Init.ColorMode     = DMA2D_OUTPUT_ARGB4444; /* 输出颜色格式 */
Dma2dHandle.Init.OutputOffset  = 0x0;                   /* 无输出偏移 */
Dma2dHandle.Init.RedBlueSwap   = DMA2D_RB_REGULAR;      /* 输出颜色的R/B通过不切换 */
Dma2dHandle.Init.AlphaInverted = DMA2D_REGULAR_ALPHA;   /* 输出颜色的Alpha通道数值不翻转 */

/*##-2- DMA2D 回调函数配置 ######################################*/
Dma2dHandle.XferCpltCallback  = TransferComplete;
Dma2dHandle.XferErrorCallback = TransferError;

/*##-3- 前景层配置 ###########################################*/
Dma2dHandle.LayerCfg[1].AlphaMode = DMA2D_NO_MODIF_ALPHA;      /* 保持输入颜色格式中的Alpha值 */
Dma2dHandle.LayerCfg[1].InputAlpha = 0xFF;                     /* 完全不透明 */
Dma2dHandle.LayerCfg[1].InputColorMode = DMA2D_INPUT_ARGB4444; /* 输入颜色格式 */
Dma2dHandle.LayerCfg[1].InputOffset = 0x0;                     /* 输入无偏移 */
Dma2dHandle.LayerCfg[1].RedBlueSwap   = DMA2D_RB_REGULAR;      /* 输入颜色的R/B通过不切换*/
Dma2dHandle.LayerCfg[1].AlphaInverted = DMA2D_REGULAR_ALPHA;   /* 输入颜色的Alpha通道数值不翻转*/


/*##-4- DMA2D 初始化 ###############################################*/
if(HAL_DMA2D_Init(&Dma2dHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}

55.4.2 函数HAL_DMA2D_ConfigLayer

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_DMA2D_ConfigLayer(DMA2D_HandleTypeDef *hdma2d, uint32_t LayerIdx)
{ 
  DMA2D_LayerCfgTypeDef *pLayerCfg = &hdma2d->LayerCfg[LayerIdx];
  
  uint32_t regMask = 0, regValue = 0;

  /* 检查参数 */
  assert_param(IS_DMA2D_LAYER(LayerIdx));  
  assert_param(IS_DMA2D_OFFSET(pLayerCfg->InputOffset));  
  if(hdma2d->Init.Mode != DMA2D_R2M)
  {  
    assert_param(IS_DMA2D_INPUT_COLOR_MODE(pLayerCfg->InputColorMode));
    if(hdma2d->Init.Mode != DMA2D_M2M)
    {
      assert_param(IS_DMA2D_ALPHA_MODE(pLayerCfg->AlphaMode));
    }
  }

  /* 上锁 */
  __HAL_LOCK(hdma2d);
  
  /* 设置DMA2D外设状态 */
  hdma2d->State = HAL_DMA2D_STATE_BUSY;  

  /* 准备好背景层或者前景层FPC寄存器配置参数*/
  regValue = pLayerCfg->InputColorMode | (pLayerCfg->AlphaMode << DMA2D_POSITION_BGPFCCR_AM) | \
            (pLayerCfg->AlphaInverted << DMA2D_POSITION_BGPFCCR_AI) | \
            (pLayerCfg->RedBlueSwap << DMA2D_POSITION_BGPFCCR_RBS);
  
  regMask  = DMA2D_BGPFCCR_CM | DMA2D_BGPFCCR_AM | DMA2D_BGPFCCR_ALPHA | DMA2D_BGPFCCR_AI | DMA2D_BGPFCCR_RBS;
  
  if ((pLayerCfg->InputColorMode == DMA2D_INPUT_A4) || (pLayerCfg->InputColorMode == DMA2D_INPUT_A8))
  {
    regValue |= (pLayerCfg->InputAlpha & DMA2D_BGPFCCR_ALPHA);
  }
  else
  {
    regValue |=  (pLayerCfg->InputAlpha << DMA2D_POSITION_BGPFCCR_ALPHA);
  }
  
  /* 配置背景层 */
  if(LayerIdx == 0)
  {
    /* DMA2D BGPFCCR 寄存器 */
    MODIFY_REG(hdma2d->Instance->BGPFCCR, regMask, regValue);
              
    /* DMA2D BGOR 寄存器 */  
    WRITE_REG(hdma2d->Instance->BGOR, pLayerCfg->InputOffset);
    
    /* DMA2D BGCOLR 寄存器 */ 
    if ((pLayerCfg->InputColorMode == DMA2D_INPUT_A4) || (pLayerCfg->InputColorMode == DMA2D_INPUT_A8))
    {    
      WRITE_REG(hdma2d->Instance->BGCOLR, pLayerCfg->InputAlpha & 
(DMA2D_BGCOLR_BLUE|DMA2D_BGCOLR_GREEN|DMA2D_BGCOLR_RED));
    }    
  }
  /* 配置前景层 */
  else
  {
    if(pLayerCfg->InputColorMode == DMA2D_INPUT_YCBCR)
    {
      regValue |= (pLayerCfg->ChromaSubSampling << DMA2D_POSITION_FGPFCCR_CSS);
      regMask  |= DMA2D_FGPFCCR_CSS;
    }
    
     /* DMA2D FGPFCCR 寄存器 */
    MODIFY_REG(hdma2d->Instance->FGPFCCR, regMask, regValue);
    
    /* DMA2D FGOR 寄存器 */
    WRITE_REG(hdma2d->Instance->FGOR, pLayerCfg->InputOffset);      
   
    /* DMA2D FGCOLR 寄存器 */   
    if ((pLayerCfg->InputColorMode == DMA2D_INPUT_A4) || (pLayerCfg->InputColorMode == DMA2D_INPUT_A8))
    {
      WRITE_REG(hdma2d->Instance->FGCOLR, pLayerCfg->InputAlpha & 
(DMA2D_FGCOLR_BLUE|DMA2D_FGCOLR_GREEN|DMA2D_FGCOLR_RED));      
    }   
  }   
  /* DMA2D就绪 */
  hdma2d->State = HAL_DMA2D_STATE_READY;
  
  /* 解锁 */
  __HAL_UNLOCK(hdma2d);  
  
  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数主要用于配置DMA2D要转换的前景层和背景层，即输入颜色配置。而前面的函数HAL_DMA2D_Init配置的输出颜色。

函数参数：

第1个参数是DMA2D_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置DMA2D的基本参数，结构体变量成员的详细介绍看本章3.4小节。
第2个参数用于配置前景层和背景层，0表示背景层，1表示前景层。
返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

使用举例：

DMA2D_HandleTypeDef Dma2dHandle;


/*##-1- 配置DMA工作模式，输出颜色格式和输出偏移 #############*/
Dma2dHandle.Instance = DMA2D;

Dma2dHandle.Init.Mode          = DMA2D_M2M;             /* 存储器到存储器模式 */
Dma2dHandle.Init.ColorMode     = DMA2D_OUTPUT_ARGB4444; /* 输出颜色格式 */
Dma2dHandle.Init.OutputOffset  = 0x0;                   /* 无输出偏移 */
Dma2dHandle.Init.RedBlueSwap   = DMA2D_RB_REGULAR;      /* 输出颜色的R/B通过不切换 */
Dma2dHandle.Init.AlphaInverted = DMA2D_REGULAR_ALPHA;   /* 输出颜色的Alpha通道数值不翻转 */

/*##-2- DMA2D 回调函数配置 ######################################*/
Dma2dHandle.XferCpltCallback  = TransferComplete;
Dma2dHandle.XferErrorCallback = TransferError;

/*##-3- 前景层配置 ###########################################*/
Dma2dHandle.LayerCfg[1].AlphaMode = DMA2D_NO_MODIF_ALPHA;      /* 保持输入颜色格式中的Alpha值 */
Dma2dHandle.LayerCfg[1].InputAlpha = 0xFF;                     /* 完全不透明 */
Dma2dHandle.LayerCfg[1].InputColorMode = DMA2D_INPUT_ARGB4444; /* 输入颜色格式 */
Dma2dHandle.LayerCfg[1].InputOffset = 0x0;                     /* 输入无偏移 */
Dma2dHandle.LayerCfg[1].RedBlueSwap   = DMA2D_RB_REGULAR;      /* 输入颜色的R/B通过不切换*/
Dma2dHandle.LayerCfg[1].AlphaInverted = DMA2D_REGULAR_ALPHA;   /* 输入颜色的Alpha通道数值不翻转*/

/*##-4- DMA2D 初始化 ###############################################*/
if(HAL_DMA2D_Init(&Dma2dHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}

/* 配置前景层  */
if(HAL_DMA2D_ConfigLayer(&Dma2dHandle, 1) != HAL_OK)
{
   Error_Handler();
}

55.4.3 函数HAL_DMA2D_Start_IT

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_DMA2D_Start_IT(DMA2D_HandleTypeDef *hdma2d, uint32_t pdata, uint32_t DstAddress, uint32_t Width,  uint32_t Height)
{
  /* 检测函数形参 */
  assert_param(IS_DMA2D_LINE(Height));
  assert_param(IS_DMA2D_PIXEL(Width));

  /* 上锁 */
  __HAL_LOCK(hdma2d);

  /* 设置DMA2D外设状态 */
  hdma2d->State = HAL_DMA2D_STATE_BUSY;

  /* 设置源地址，目的地址和数据大小 */
  DMA2D_SetConfig(hdma2d, pdata, DstAddress, Width, Height);

  /* 使能DMA2D的传输完成中断，传输错误中断和配置错误中断 */
  __HAL_DMA2D_ENABLE_IT(hdma2d, DMA2D_IT_TC|DMA2D_IT_TE|DMA2D_IT_CE);

  /* 使能DMA2D */
  __HAL_DMA2D_ENABLE(hdma2d);

  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数用于启动DMA2D数据传输。由于采用的中断方式，此函数使能了多个DMA2D中断，不要忘记DMA2D中断服务程序的处理。

函数参数：

第1个参数是DMA2D_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置DMA2D的基本参数，结构体变量成员的详细介绍看本章3.4小节。
第2个参数是源数据地址。
第3个参数是目的数据地址。
第4个参数是源数据的长度，即每行的像素个数。
第5个参数是源数据的高度，即行数。
返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

使用举例：

DMA2D_HandleTypeDef Dma2dHandle;

if(HAL_DMA2D_Start_IT(&Dma2dHandle,            /* DMA2D句柄 */
                      (uint32_t)&BufferInput,  /* 源地址 */ 
                      (uint32_t)&BufferResult, /* 目的地址 */
                      SIZE_X,                  /* 源数据长度，单位像素个数*/
                      SIZE_Y)                  /* 源数据行数 */
   != HAL_OK)
{
   Error_Handler();
}

55.4.4 函数HAL_DMA2D_BlendingStart_IT

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_DMA2D_BlendingStart_IT(DMA2D_HandleTypeDef *hdma2d, uint32_t SrcAddress1, uint32_t  SrcAddress2, uint32_t DstAddress, uint32_t Width,  uint32_t Height)
{
  /* 检测参数 */
  assert_param(IS_DMA2D_LINE(Height));
  assert_param(IS_DMA2D_PIXEL(Width));
  
  /* 上锁 */
  __HAL_LOCK(hdma2d);

  /* 设置DMA2D外设状态 */
  hdma2d->State = HAL_DMA2D_STATE_BUSY;
 
  /* 配置DMA2D源地址2 */
  WRITE_REG(hdma2d->Instance->BGMAR, SrcAddress2);

  /* 配置源地址1，目的地址和数据大小 */
  DMA2D_SetConfig(hdma2d, SrcAddress1, DstAddress, Width, Height);
  
  /* 使能DMA2D传输完成中断，传输错误中断和配置错误中断 */
  __HAL_DMA2D_ENABLE_IT(hdma2d, DMA2D_IT_TC|DMA2D_IT_TE|DMA2D_IT_CE);
  
  /* 使能DMA2D */
  __HAL_DMA2D_ENABLE(hdma2d);

  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数用于启动DMA2D传输，除了数据传输以外，还支持颜色格式转换和颜色混合。由于采用的中断方式，此函数使能了多个DMA2D中断，不要忘记DMA2D中断服务程序的处理。

函数参数：

第1个参数是DMA2D_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置DMA2D的基本参数，结构体变量成员的详细介绍看本章3.4小节。
第2个参数是源数据地址1。
第3个参数是源数据地址2。
第4个参数是目的数据地址。
第5个参数是源数据的长度，即每行的像素个数。
第6个参数是源数据的高度，即行数。
返回值，返回HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功，HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出。

使用举例：

DMA2D_HandleTypeDef Dma2dHandle;

if(HAL_DMA2D_BlendingStart_IT(&Dma2dHandle,           /* DMA2D句柄 */
                             (uint32_t)&BufferInput1, /* 源地址1，前景色 */ 
                             (uint32_t)&BufferInput2, /* 源地址2，背景色 */
                             (uint32_t)&BufferResult, /* 目的地址 */
                              SIZE_X,                 /* 源数据长度，单位像素个数*/
                              SIZE_Y)                 /* 源数据行数 */
   != HAL_OK)
{
   Error_Handler();
}

55.5 总结

本章节就为大家讲解这么多，DMA2D功能比较重要，一定要做到熟练使用。

posted @ 2020-02-18 11:33 硬汉嵌入式阅读(1533) 评论(0) 编辑收藏举报

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【STM32H7教程】第55章 STM32H7的图形加速器DMA2D的基础知识和HAL库API

第55章 STM32H7的图形加速器DMA2D的基础知识和HAL库API

55.1 初学者重要提示

55.2 DMA2D基础知识

55.2.1 DMA2D硬件框图

55.2.2 DMA2D工作模式

55.2.3 前景层和背景层的输入以及颜色格式转换

55.2.4 前景层和背景层混合

55.2.5 DMA2D输出颜色格式

55.3 DMA2D的HAL库用法

55.3.1 DMA2D寄存器结构体DMA2D_TypeDef

55.3.2 DMA2D参数初始化结构体DMA2D_InitTypeDef

55.3.3 DMA2D的图层结构体DMA2D_LayerCfgTypeDef

55.3.4 DMA2D句柄结构体DMA2D_HandleTypeDef

55.3.5 DMA2D初始化流程总结

55.4 源文件stm32h7xx_hal_dma2d.c

55.4.1 函数HAL_DMA2D_Init

55.4.2 函数HAL_DMA2D_ConfigLayer

55.4.3 函数HAL_DMA2D_Start_IT

55.4.4 函数HAL_DMA2D_BlendingStart_IT

55.5 总结

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