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STM32 DMA通道配置

介绍​

DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种允许外设与内存之间直接传输数据的技术，而无需CPU的干预。在STM32微控制器中，DMA可以显著提高数据传输效率，尤其是在处理大量数据时，如音频流、图像处理或传感器数据采集。

DMA通道是DMA控制器中的一个逻辑单元，负责管理特定外设与内存之间的数据传输。每个DMA通道可以配置为处理特定的外设请求，并支持多种传输模式。

DMA通道的基本概念​

在STM32中，DMA通道的主要功能包括：

  • 数据传输方向：内存到外设、外设到内存或内存到内存。
  • 传输模式：单次传输、循环传输等。
  • 数据宽度：8位、16位或32位。
  • 优先级：多个DMA通道可以配置不同的优先级。

DMA通道配置步骤​

1. 启用DMA时钟​

在配置DMA之前，首先需要启用DMA控制器的时钟。STM32的DMA控制器通常挂载在AHB总线上。

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);

2. 配置DMA通道​

接下来，我们需要配置DMA通道的参数。以下是一个典型的DMA通道配置示例：

DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;

DMA_InitStruct.DMA_Channel = DMA_Channel_0;
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR;
DMA_InitStruct.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)buffer;
DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;
DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = BUFFER_SIZE;
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
DMA_InitStruct.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;
DMA_InitStruct.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull;
DMA_InitStruct.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;

DMA_Init(DMA2_Stream0, &DMA_InitStruct);

3. 启用DMA通道​

配置完成后，启用DMA通道以开始数据传输。

DMA_Cmd(DMA2_Stream0, ENABLE);

4. 配置外设以使用DMA​

最后，需要配置外设以使用DMA进行数据传输。例如，配置USART1使用DMA进行接收：

USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Rx, ENABLE);

实际应用场景​

场景1：USART数据接收​

假设我们需要通过USART接收大量数据，使用DMA可以显著减少CPU的负担。以下是一个简单的USART DMA接收配置：

uint8_t rxBuffer[100];

void USART1_DMA_Config(void) {
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);

    DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
    DMA_InitStruct.DMA_Channel = DMA_Channel_4;
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR;
    DMA_InitStruct.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)rxBuffer;
    DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;
    DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 100;
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
    DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
    DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
    DMA_InitStruct.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;
    DMA_InitStruct.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull;
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;

    DMA_Init(DMA2_Stream2, &DMA_InitStruct);
    DMA_Cmd(DMA2_Stream2, ENABLE);

    USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Rx, ENABLE);
}

场景2：ADC数据采集​

在ADC数据采集中，DMA可以用于将ADC转换结果直接传输到内存中，而不需要CPU的干预。

uint16_t adcValues[10];

void ADC_DMA_Config(void) {
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);

    DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
    DMA_InitStruct.DMA_Channel = DMA_Channel_0;
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;
    DMA_InitStruct.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)adcValues;
    DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;
    DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 10;
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
    DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
    DMA_InitStruct.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;
    DMA_InitStruct.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull;
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;

    DMA_Init(DMA2_Stream0, &DMA_InitStruct);
    DMA_Cmd(DMA2_Stream0, ENABLE);

    ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);
}

总结​

通过本教程，您已经了解了如何在STM32微控制器中配置DMA通道。DMA是一种强大的工具，可以显著提高数据传输效率，尤其是在处理大量数据时。通过合理配置DMA通道，您可以减少CPU的负担，提高系统的整体性能。

附加资源与练习​

  • 练习1：尝试配置DMA通道以实现内存到内存的数据传输。
  • 练习2：使用DMA通道实现SPI或I2C外设的数据传输。
  • 参考文档：STM32参考手册中的DMA章节，了解更多高级配置选项。
提示

在实际项目中，合理使用DMA可以显著提高系统的响应速度和效率。建议在需要处理大量数据时优先考虑使用DMA。