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DMA

DMA简介

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。

DMA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：

  • 从内存到外设
  • 从外设到内存
  • 从内存到内存
  • 从外设到外设

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。

DMA结构

  1. DMA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。
    • 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。
    • 四种传输方式。
    • 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。
  2. DMA框图
  3. DMA通道
    • DMA1
    • DMA2
  4. DMA请求映射

DMA CubeMX配置

以USART串口为例

DMA HAL库函数

  1. 初始化函数
    C
    1
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    // DMA初始化
HAL_StatusTypeDef HAL_DMA_Init(DMA_HandleTypeDef *hdma)
  2. 操作函数
    C
    1
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    // DMA接收
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)   
// DMA发送
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, const uint8_t *pData, uint16_t Size)  
// 空闲中断 + DMA
HAL_StatusTypeDef HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
  3. 中断回调函数
    C
     1
 2
 3
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 8
 9
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    //函数处理DMA中断请求。
void HAL_DMA_IRQHandler(DMA_HandleTypeDef *hdma)      
//Tx传输完成回调函数。             
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);        
//Tx半传输完成回调函数。        
void HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);      
//Rx传输完成回调函数。      
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);                
//Rx完成一半传输回调函数。
void HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);      
//UART错误回调函数。      
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart);           
//若使能了空闲中断则进入这个函数     
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)