1、綜述

DMA（Direct memory access）直接內(nèi)存訪問，被用于內(nèi)存和內(nèi)存之間或內(nèi)存和外設(shè)之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸可以在沒有CPU的干預(yù)下快速移動，這樣可以保持CPU資源處理其他事情。

DMA 控制器基于復(fù)雜的總線矩陣架構(gòu)，將功能強大的雙 AHB 主總線架構(gòu)與獨立的 FIFO 結(jié) 合在一起，優(yōu)化了系統(tǒng)帶寬，下圖①處，可以看出雙 AHB 主總線架構(gòu)與獨立的 FIFO的結(jié)構(gòu)。

注意看英文備注：

DMA1控制器AHB外設(shè)端口沒有像DMA2一樣連接到總線矩陣，所以只有DMA2數(shù)據(jù)流可以執(zhí)行存儲器到存儲器的傳輸。

我們對上圖的②處，（DMA1和DMA2結(jié)構(gòu)一樣，我們就選擇DMA1）詳細看

①每個數(shù)據(jù)流總共可以有多達 8 個通道（或稱請求）。

②DMA1共有8個數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)流（兩個DMA共有16個數(shù)據(jù)流）。

③每個DMA都有數(shù)據(jù)流仲裁器，用于處理 DMA 請求間的優(yōu)先級。

④DMA的數(shù)據(jù)流又有獨立的FIFO。

⑤DMA采用雙 AHB 主總線架構(gòu)。

備注：

①處是選擇器，配置完成只能選擇一個通道，而③處是仲裁器，也就是說，配置完成，可能8個數(shù)據(jù)流全部存在，由仲裁器判斷優(yōu)先級。

2、DMA事務(wù)

DMA從傳輸事務(wù)包含一系列的給定數(shù)目的數(shù)據(jù)傳輸序列。傳輸?shù)臄?shù)目可以通過軟件編程，8位，16位或32位。

每一次DMA傳輸包含3個操作

通過 DMA_SxPAR 或 DMA_SxM0AR 寄存器尋址，從外設(shè)數(shù)據(jù)寄存器或存儲器單元中加載數(shù)據(jù)。

通過 DMA_SxPAR 或 DMA_SxM0AR 寄存器尋址，將加載的數(shù)據(jù)存儲到外設(shè)數(shù)據(jù)寄存器或存儲器單元。

·DMA_SxNDTR 計數(shù)器在數(shù)據(jù)存儲結(jié)束后遞減，該計數(shù)器中包含仍需執(zhí)行的事務(wù)數(shù)。

在產(chǎn)生事件后，外設(shè)會向 DMA 控制器發(fā)送請求信號。DMA 控制器根據(jù)通道優(yōu)先級處理該請求。只要 DMA 控制器訪問外設(shè)， DMA 控制器就會向外設(shè)發(fā)送確認信號。外設(shè)獲得 DMA 控制器的確認信號后，便會立即釋放其請求。一旦外設(shè)使請求失效， DMA 控制器就會釋放確認信號。如果有更多請求，外設(shè)可以啟動下一個事務(wù)。

3、通道選擇

每個數(shù)據(jù)流可以有8個通道。

通過上圖①可以看出，通道選擇仲裁器可以通過DMA_SxCR寄存器的CHSEL［2:0］配置

DMA的請求可以來自TIM，ADC，SPI等外設(shè)。

DMA1的請求通道

DMA2的請求通道

4、仲裁器

仲裁器為兩個 AHB 主端口（存儲器和外設(shè)端口）提供基于請求優(yōu)先級的 8 個 DMA 數(shù)據(jù)流請求管理，并啟動外設(shè)/存儲器訪問序列。

優(yōu)先級管理分為兩個階段

·軟件：每個數(shù)據(jù)流優(yōu)先級都可以在 DMA_SxCR 寄存器中配置。分為四個級別：非常高優(yōu)先級、高優(yōu)先級、中優(yōu)先級、低優(yōu)先級。

·硬件：如果兩個請求具有相同的軟件優(yōu)先級，則編號低的數(shù)據(jù)流優(yōu)先于編號高的數(shù)據(jù)流。例如，數(shù)據(jù)流2的優(yōu)先級高于數(shù)據(jù)流4。

5、DMA數(shù)據(jù)流

8個DMA控制器數(shù)據(jù)流都能夠提供源和目標(biāo)之間的單向傳輸鏈路。

每個數(shù)據(jù)流配置后都可以執(zhí)行

常規(guī)類型事務(wù)：存儲器到外設(shè)、外設(shè)到存儲器或存儲器到存儲器的傳輸。

雙緩沖區(qū)類型事務(wù)：使用存儲器的兩個存儲器指針的雙緩沖區(qū)傳輸（當(dāng) DMA 正在進行自/至緩沖區(qū)的讀/寫操作時，應(yīng)用程序可以進行至/自其它緩沖區(qū)的寫/讀操作）。

要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量（多達 65535）可以編程，并與連接到外設(shè) AHB 端口的外設(shè)（請求 DMA 傳輸）的源寬度相關(guān)。每個事務(wù)完成后，包含要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)項總量的寄存器都會遞減。

6、源、目標(biāo)和傳輸模式

源地址和目標(biāo)地址可以在整個4G地址空間，在0x00000000和0xFFFFFFFF之間。

在DNA_SxCR寄存求的DIR［1:0］配置DMA的傳輸方式。

源地址和目標(biāo)地址的關(guān)系

當(dāng)數(shù)據(jù)寬度是半字或字時，外設(shè)地址或存儲器地址必須是半字或字對齊

6.1、外設(shè)到存儲器模式

當(dāng)配置成外設(shè)到存儲器的DMA傳輸模式時，兩種模式

FIFO模式：外設(shè)有DMA請求（TIM溢出，PWM下降沿等）時，DMA會搬運源數(shù)據(jù)（外設(shè)數(shù)據(jù)）到FIFO，當(dāng)FIFO滿時，將數(shù)傳輸給目標(biāo)地址（內(nèi)存）。

直連模式：配置直連模式，DMA_SxFCR 寄存器中的 DMDIS 值為“0”。不使用 FIFO 的閾值級別控制：每完成一次從外設(shè)到 FIFO 的數(shù)據(jù)傳輸后，相應(yīng)的數(shù)據(jù)立即就會移出并存儲到目標(biāo)中。

傳輸開始條件，使能數(shù)據(jù)流（DMA_SxCR 寄存器中的位 EN 置 1），然后外設(shè)發(fā)出請求，再然后該請求贏得了數(shù)據(jù)流仲裁，才會開始傳輸。

傳輸停止條件，下列滿足一條即可

DMA_SxNDTR 寄存器達到零。

外設(shè)請求傳輸終止。

DMA_SxCR 寄存器中的 EN 位由軟件清零。

6.2 存儲器到外設(shè)模式

FIFO模式

這種模式，只要使能數(shù)據(jù)流（DMA_SxCR 寄存器中的位 EN 置 1），存儲器數(shù)據(jù)就會傳輸?shù)紽IFO中，發(fā)生外設(shè)請求，F(xiàn)IFO數(shù)據(jù)會移出并存儲到目標(biāo)地址。當(dāng)FIFO小于閾值，存儲器的數(shù)據(jù)會重載FIFO。

直連模式

使能數(shù)據(jù)流時，DMA傳輸存儲器的第一個數(shù)據(jù)到內(nèi)部FIFO，發(fā)生外設(shè)請求時，DMA把預(yù)裝在值發(fā)送的目標(biāo)地址，然后進行下一個數(shù)據(jù)的傳輸。預(yù)裝載的數(shù)據(jù)大小為 DMA_SxCR 寄存器中 PSIZE 位字段的值。

傳輸停止條件，下列滿足一條即可

DMA_SxNDTR 寄存器達到零。

外設(shè)請求傳輸終止。

DMA_SxCR 寄存器中的 EN 位由軟件清零。

存儲器到外設(shè)模式和外設(shè)到存儲器模式一樣，同樣需要對應(yīng)數(shù)據(jù)流贏得仲裁，才會啟動傳輸

6.3 存儲器到存儲器模式

這種模式較為簡單，沒有外設(shè)請求

啟動傳輸

DMA_SxCR 寄存器中的使能位 （EN） 置 1 來使能數(shù)據(jù)流時，數(shù)據(jù)就會從源地址傳輸?shù)紽IFO，到達FIFO閾值時，F(xiàn)IFO數(shù)據(jù)移出到目標(biāo)地址。

停止傳輸，下列滿足一條即可

DMA_SxNDTR 寄存器達到零。

DMA_SxCR 寄存器中的 EN 位由軟件清零。

當(dāng)然，同樣該數(shù)據(jù)流需要贏得仲裁。

7、指針遞增

外設(shè)和存儲器指針在每次傳輸后自動向后遞增或保持常量，根據(jù)DMA_SxCR寄存器的PINC和MINC位。

禁止遞增模式時非常有用的，當(dāng)外設(shè)源和目標(biāo)數(shù)據(jù)是通過單個寄存器訪問的。

如果使能了遞增模式，則根據(jù)在 DMA_SxCR 寄存器 PSIZE 或 MSIZE 位中編程的數(shù)據(jù)寬度，下一次傳輸?shù)牡刂穼⑹乔耙淮蝹鬏數(shù)牡刂愤f增 1（對于字節(jié)）、 2（對于半字）或 4（對于字）。

為了優(yōu)化封裝操作，可以不管 AHB 外設(shè)端口上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的大小，將外設(shè)地址的增量偏移大小固定下來。DMA_SxCR 寄存器中的 PINCOS 位用于將增量偏移大小與外設(shè) AHB 端口或32 位地址（此時地址遞增 4）上的數(shù)據(jù)大小對齊。PINCOS 位僅對 AHB 外設(shè)端口有影響。

如果將 PINCOS 位置 1，則不論 PSIZE 值是多少，下一次傳輸?shù)牡刂房偸乔耙淮蝹鬏數(shù)牡刂愤f增 4（自動與 32 位地址對齊） 。但是， AHB 存儲器端口不受此操作影響。

如果 AHB 外設(shè)端口或 AHB 存儲器端口分別請求突發(fā)事務(wù)，為了滿足 AMBA 協(xié)議（在固定地址模式下不允許突發(fā)事務(wù)），則需要將 PINC 或 MINC 位置 1。

8、循環(huán)模式

循環(huán)模式可用于處理循環(huán)緩沖區(qū)和連續(xù)數(shù)據(jù)流（例如 ADC 掃描模式）。可以使用 DMA_SxCR 寄存器中的 CIRC 位使能此特性。

當(dāng)激活循環(huán)模式時，要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)項的數(shù)目在數(shù)據(jù)流配置階段自動用設(shè)置的初始值進行加載，并繼續(xù)響應(yīng) DMA 請求。

也就是說，比如我們要從內(nèi)存中采集 64 個字節(jié)發(fā)送到串口，如果設(shè)置為重復(fù)采集，那么它會在 64 個字節(jié)采集完成之后繼續(xù)從內(nèi)存的第一個地址采集，如此循環(huán)。這里我們設(shè)置為一次連續(xù)采集完成之后不循環(huán)。所以設(shè)置值為 DMA_Mode_Normal。在我們下面的實驗中，如果設(shè)置此參數(shù)為循環(huán)采集，那么你會看到串口不停的打印數(shù)據(jù)，不會中斷。

9、雙緩沖模式

此模式可用于所有 DMA1 和 DMA2 數(shù)據(jù)流。

通過將 DMA_SxCR 寄存器中的 DBM 位置 1，即可使能雙緩沖區(qū)模式。

除了有兩個存儲器指針之外，雙緩沖區(qū)數(shù)據(jù)流的工作方式與常規(guī)（單緩沖區(qū)）數(shù)據(jù)流的一樣。使能雙緩沖區(qū)模式時，將自動使能循環(huán)模式（ DMA_SxCR 中的 CIRC 位的狀態(tài)是“無關(guān)”），并在每次事務(wù)結(jié)束時交換存儲器指針。

在此模式下，每次事務(wù)結(jié)束時， DMA 控制器都從一個存儲器目標(biāo)交換為另一個存儲器目標(biāo)。這樣，軟件在處理一個存儲器區(qū)域的同時， DMA 傳輸還可以填充/使用第二個存儲器區(qū)域。

基于DMA雙緩沖模式的的特點，應(yīng)用中必須開辟兩個存儲區(qū)以及存放兩個存儲區(qū)首地址的存儲寄存器，DMA_SxM0AR和DMA_SxM1AR。

1：DMA_SxM0AR：指向存儲區(qū)0（DMA_Memory_0），單緩沖模式下默認使用該寄存器做存儲區(qū)指針。

2：DMA_SxM1AR：指向存儲區(qū)1（DMA_Memory_1），僅在DMA雙緩沖模式下才能使用。

3：DMA正在訪問的當(dāng)前存儲區(qū)由DMA_SxCR表示

CT：當(dāng)前目標(biāo)

CT = 0：DMA正在訪問存儲區(qū)0，CPU可以訪問存儲區(qū)1。

CT = 1：DMA正在訪問存儲區(qū)1，CPU可以訪問存儲區(qū)0。

優(yōu)點：

使用DMA雙緩沖傳輸，既可以減少CPU的負荷，又能最大程度地實現(xiàn)DMA數(shù)據(jù)傳輸和CPU數(shù)據(jù)處理互不打擾又互不耽擱，DMA雙緩沖模式的循環(huán)特性，使用它對存儲區(qū)的空間容量要求也會大大降低。尤其在大批量數(shù)據(jù)傳送時，你只需開辟兩個合適大小的存儲區(qū)，能滿足DMA在切換存儲區(qū)時的當(dāng)前新存儲區(qū)空出來就好，并不一定要開辟多大多深的存儲空間，單純一味地加大雙緩沖區(qū)的深度并不明顯改善數(shù)據(jù)傳輸狀況。

10、代碼

標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫配置代碼：

/* Configure DMA Stream */DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_0;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = （uint32_t）SRC_Const_Buffer;DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = （uint32_t）DST_Buffer;DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToMemory;DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = （uint32_t）32;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Enable;DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word;DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Word;DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;。 DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;DMA_Init（DMA2_Stream0， &DMA_InitStructure）;

DMA_Channel ：

設(shè)置 DMA 數(shù)據(jù)流對應(yīng)的通道，供每個數(shù)據(jù)流選擇的通道請求多達 8 個，取值有

#define DMA_Channel_0 （（uint32_t）0x00000000）#define DMA_Channel_1 （（uint32_t）0x02000000）#define DMA_Channel_2 （（uint32_t）0x04000000）#define DMA_Channel_3 （（uint32_t）0x06000000）#define DMA_Channel_4 （（uint32_t）0x08000000）#define DMA_Channel_5 （（uint32_t）0x0A000000）#define DMA_Channel_6 （（uint32_t）0x0C000000）#define DMA_Channel_7 （（uint32_t）0x0E000000）

DMA_PeripheralBaseAddr ：

DMA 傳輸?shù)耐庠O(shè)基地址，假設(shè)進行uart1串口DMA 傳輸，我們可以按照寄存器的地址偏移直接設(shè)置地址：0x40011004，也可以直接使用ST提供庫的表示方法：&USART1-》DR。

DMA_Memory0BaseAddr ：

DMA 傳輸?shù)膬?nèi)存基地址。

DMA_DIR：

設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸方向，有存儲器到存儲器，存儲器到外設(shè)，外設(shè)到存儲器三種選擇，取值有：

#define DMA_DIR_PeripheralToMemory （（uint32_t）0x00000000）#define DMA_DIR_MemoryToPeripheral （（uint32_t）0x00000040） #define DMA_DIR_MemoryToMemory （（uint32_t）0x00000080）

DMA_BufferSize：

設(shè)置一次傳輸數(shù)據(jù)量的大小

DMA_PeripheralInc：

設(shè)置傳輸數(shù)據(jù)的時候外設(shè)地址是不變還是遞增，如果設(shè)置為遞增，那么下一次傳輸?shù)臅r候地址加 1，取值有：

#define DMA_PeripheralInc_Enable （（uint32_t）0x00000200）#define DMA_PeripheralInc_Disable （（uint32_t）0x00000000）

DMA_MemoryInc：

設(shè)置傳輸數(shù)據(jù)時 候內(nèi)存地址 是否遞增。這個參數(shù)和DMA_PeripheralInc 意思接近，只不過針對的是內(nèi)存（存儲器），取值有：

#define DMA_MemoryInc_Enable （（uint32_t）0x00000400） #define DMA_MemoryInc_Disable （（uint32_t）0x00000000）

DMA_PeripheralDataSize：

設(shè)置外設(shè)的數(shù)據(jù)長度是為字節(jié)傳輸（8bits），半字 傳 輸 （16bits） 還 是 字 傳 輸 （32bits），取值有：

#define DMA_PeripheralDataSize_Byte （（uint32_t）0x00000000） #define DMA_PeripheralDataSize_HalfWord （（uint32_t）0x00000800）#define DMA_PeripheralDataSize_Word （（uint32_t）0x00001000）

DMA_MemoryDataSize：

用來設(shè)置內(nèi)存的數(shù)據(jù)長度。

DMA_Mode：

設(shè)置 DMA 模式是否循環(huán)采集，取值有：

#define DMA_Mode_Normal （（uint32_t）0x00000000） #define DMA_Mode_Circular （（uint32_t）0x00000100）

DMA_Priority：

設(shè)置 DMA 通道的優(yōu)先級，有低，中，高，超高三種模式。就是仲裁器仲裁的時候用的，當(dāng)多個數(shù)據(jù)流同時開啟，DMA仲裁器優(yōu)先處理優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)流，取值有：

#define DMA_Priority_Low （（uint32_t）0x00000000） #define DMA_Priority_Medium （（uint32_t）0x00010000）#define DMA_Priority_High （（uint32_t）0x00020000） #define DMA_Priority_VeryHigh （（uint32_t）0x00030000）

DMA_FIFOMode：

設(shè)置是否開啟 FIFO 模式，取值有：

#define DMA_FIFOMode_Disable （（uint32_t）0x00000000） #define DMA_FIFOMode_Enable （（uint32_t）0x00000004）

DMA_FIFOThreshold：

選擇 FIFO 閾值，只有上個參數(shù)選擇使能FIFO，這個參數(shù)才有用。取值有：

#define DMA_FIFOThreshold_1QuarterFull （（uint32_t）0x00000000）#define DMA_FIFOThreshold_HalfFull （（uint32_t）0x00000001）#define DMA_FIFOThreshold_3QuartersFull （（uint32_t）0x00000002） #define DMA_FIFOThreshold_Full （（uint32_t）0x00000003）

DMA_MemoryBurst：

配置存儲器突發(fā)傳輸配置。可以選擇為 4 個節(jié)拍的增量突發(fā)傳輸 ，8 個節(jié)拍的增量突發(fā)傳輸 ， 16 個街拍的增量突發(fā)傳輸以及單次傳輸。取值有：

#define DMA_MemoryBurst_Single （（uint32_t）0x00000000） #define DMA_MemoryBurst_INC4 （（uint32_t）0x00800000） #define DMA_MemoryBurst_INC8 （（uint32_t）0x01000000） #define DMA_MemoryBurst_INC16 （（uint32_t）0x01800000）

DMA_PeripheralBurst：

配置外設(shè)突發(fā)傳輸配置。跟前面一個參數(shù)DMA_MemoryBurst 作用類似，只不過一個針對的是存儲器。取值有：

#define DMA_PeripheralBurst_Single （（uint32_t）0x00000000） #define DMA_PeripheralBurst_INC4 （（uint32_t）0x00200000） #define DMA_PeripheralBurst_INC8 （（uint32_t）0x00400000） #define DMA_PeripheralBurst_INC16 （（uint32_t）0x00600000）

責(zé)任編輯：haq