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STM32 DMA基础

介绍​

DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是STM32微控制器中一个强大的功能，它允许外设与内存之间直接传输数据，而无需CPU的干预。通过使用DMA，可以显著提高系统的效率，尤其是在处理大量数据传输时，例如音频流、图像处理或通信协议（如UART、SPI、I2C等）。

DMA的核心思想是减少CPU的负担，使其能够专注于其他任务，同时外设和内存之间的数据传输由DMA控制器自动完成。

DMA的工作原理​

DMA控制器是STM32中的一个独立模块，它可以在外设和内存之间传输数据。DMA传输的基本流程如下：

  1. 初始化DMA：配置DMA通道、传输方向、数据大小等参数。
  2. 触发DMA请求：当外设准备好数据或需要数据时，会向DMA控制器发出请求。
  3. 数据传输：DMA控制器根据配置，自动将数据从源地址传输到目标地址。
  4. 传输完成：DMA传输完成后，可以触发中断通知CPU。
备注

DMA传输可以是内存到外设、外设到内存或内存到内存。

配置DMA​

以下是一个简单的DMA配置示例，假设我们使用STM32的UART外设进行数据传输。

1. 启用DMA时钟​

首先，需要启用DMA的时钟：

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);

2. 配置DMA通道​

接下来，配置DMA通道。假设我们使用DMA2的Stream7进行UART传输：

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)buffer;
DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;
DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = bufferSize;
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_Stream7, &DMA_InitStruct);

3. 启用DMA​

配置完成后，启用DMA：

DMA_Cmd(DMA2_Stream7, ENABLE);

4. 启用UART的DMA请求​

最后，启用UART的DMA请求：

USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Rx, ENABLE);

实际应用场景​

场景1：UART数据接收​

假设我们需要通过UART接收大量数据，例如传感器数据。使用DMA可以避免CPU频繁中断，从而提高系统效率。

uint8_t rxBuffer[100];
DMA_InitStruct.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)rxBuffer;
DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;
DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = sizeof(rxBuffer);
DMA_Init(DMA2_Stream7, &DMA_InitStruct);

场景2：内存到内存传输​

在某些情况下，我们可能需要将数据从一个内存区域复制到另一个内存区域。DMA也可以用于这种场景。

uint8_t srcBuffer[100];
uint8_t destBuffer[100];
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)srcBuffer;
DMA_InitStruct.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)destBuffer;
DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToMemory;
DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = sizeof(srcBuffer);
DMA_Init(DMA2_Stream7, &DMA_InitStruct);

总结​

DMA是STM32微控制器中一个非常有用的功能，它可以显著提高系统的效率，尤其是在处理大量数据传输时。通过合理配置DMA，可以减少CPU的负担，使其能够专注于其他任务。

提示

在实际项目中，建议根据具体需求选择合适的DMA模式和配置，以确保系统的最佳性能。

附加资源​

练习​

  1. 尝试配置DMA以实现UART的数据发送功能。
  2. 使用DMA实现内存到内存的数据传输，并测量传输时间。
  3. 探索DMA的中断功能，并在传输完成后触发中断。

通过以上练习，您将更深入地理解DMA的工作原理和应用场景。