DMA
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DMA
DMA的基本定义 DMA，全称Direct Memory Access，即直接存储器访问。
DMA传输将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间，提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。当CPU初始化这个传输动作，传输动作本身是由DMA控制器来实现和完成的。DMA传输方式无需CPU直接控制传输，也没有中断处理方式那样保留现场和恢复现场过程，通过硬件为RAM和IO设备开辟一条直接传输数据的通道，使得CPU的效率大大提高。
DMA的主要特征 ·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。
·在同一个DMA模块上，多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），优先权设置相等时由硬件决定（请求0优先于请求1，依此类推）。
·独立数据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。
·支持循环的缓冲器管理。
·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。
·存储器和存储器间的传输、外设和存储器、存储器和外设之间的传输。
·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65535（0xFFFF）。
STM32F411x系列芯片DMA控制器 DMA的工作框图如下图所示。DMA控制器和Cortex™-M4核心共享系统数据总线，执行直接存储器数据传输。当CPU和DMA同时访问相同的目标（RAM或外设）时，DMA请求会暂停CPU访问系统总线达若干个周期，总线仲裁器执行循环调度，以保证CPU至少可以得到一半的系统总线（存储器或外设）带宽。
DMA控制器传输作为AHB主设备操作直接存储器，它可以控制AHB总线的控制矩阵以启动AHB传送。它可以执行以下信息交换：
•外设到内存
•内存到外设
•内存到内存
DMA控制器提供两个AHB主端口：AHB内存端口（用于连接到内存）和AHB外设端口（用于连接到外设）。 但是，为了允许内存到内存的传输，AHB外设端口也必须可以访问内存。AHB从端口用于对DMA控制器的编程控制（仅支持32位访问）。
DMA处理
对于两个DMA控制器的系统实现如下图所示。DMA1控制器AHB外设端口没有像DMA2控制器那样连接到总线矩阵，所以只有DMA2能够执行内存到内存的数据传输。
DMA事务由给定数量的数据传输序列组成，可以传输的数据项的数量及其宽度（8位，16位或32位）可以通过软件编程实现。每个DMA传输都包含三个操作步骤：
·从外设数据寄存器或者从当前外设/存储器地址寄存器指示的存储器地址取数据，第一次传输时的开始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器指定的外设基地址或存储器单元；
·存数据到外设数据寄存器或者当前外设/存储器地址寄存器指示的存储器地址，第一次传输时的开始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器指定的外设基地址或存储器单元；
·执行一次DMA_CNDTRx寄存器的递减操作，该寄存器包含未完成的操作数目。
通道选择
事件发生后，外设向DMA控制器发送请求信号，DMA控制器根据通道优先级来处理请求。当DMA控制器访问外围设备时，确认信号即由DMA控制器发送到外围设备，一旦外围设备从DMA控制器收到确认信号，它就会释放其请求，当外设取消了该请求后，DMA控制器将释放确认信号。 如果外设还有更多请求，它可以启动下一轮请求操作。
每个数据流流都与一个DMA请求相关，该DMA请求可以从8个可能的通道请求中选择，由DMA_SxCR寄存器中的CHSEL [2:0]位控制。
来自外设（TIM，ADC，SPI，I2C等）的8个请求独立连接到每个通道如下图所示：
仲裁器
仲裁器根据通道请求的优先级来启动外设/存储器的访问。优先权管理分2个阶段：
·软件：每个通道的优先权可以在DMA_CCRx寄存器中设置，有4个等级：最高优先级、高优先级、中等优先级、低优先级；
·硬件：如果2个请求有相同的软件优先级，则较低编号的通道比较高编号的通道有较高的优先权。比如：如果软件优先级相同，通道2优先于通道4。
注意： 在大容量产品和互联型产品中，DMA1控制器拥有高于DMA2控制器的优先级。
DMA通道数据量
每个通道都可以在有固定地址的外设寄存器和存储器地址之间执行DMA传输。DMA传输的数据量是可编程的，最大达到65535（0xFFFF）。包含要传输的数据项数量的寄存器，在每次传输后递减。外设和存储器的传输数据量可以通过DMA_CCRx寄存器中的PSIZE和MSIZE位编程得到。
DMA传输模式
数据传输源和目的地都可以寻址整个4 GB区域中的外围设备和存储器，其地址介于0x0000 0000和0xFFFF FFFF之间。传输方向使用DMA_SxCR寄存器中的DIR [1:0]位进行配置，并提供三种可能性：存储器到外围设备，外围设备到存储器或存储器到存储器的传输。
外设到存储器模式
使能此模式时（通过将DMA_SxCR寄存器中的EN位置1），每次发生外设请求时，数据流都会启动传输从数据源来填充到FIFO。当达到FIFO的阈值水平时，FIFO的内容被清空并存储到目标地址。
当外设请求结束传输时（对于外设流控制器），或当DMA_SxNDTR寄存器达到零时或将DMA_SxNDTR寄存器中的EN位清零，则传输停止。
当赢得了相应流的仲裁时，该数据流通道才可以访问AHB源或目标端口，使用DMA_SxCR寄存器中的PL [1：0]位，为每个数据流通道的优先级进行仲裁。
存储器到外设模式
使能该模式时（通过将DMA_SxCR寄存器中的EN位置1），该数据流通道立即启动传输，以完全填充FIFO。每次发生外设请求时，FIFO的内容都会被清空并存储到目的地。当FIFO未满时，会从内存中重新加载数据。
当外设请求结束传输时（对于外设流控制器），或者当DMA_SxNDTR寄存器达到零时或将DMA_SxNDTR寄存器中的EN位清零，则传输停止。
当赢得了相应流的仲裁时，该数据流通道才可以访问AHB源或目标端口，使用DMA_SxCR寄存器中的PL [1：0]位，为每个数据流通道的优先级进行仲裁。
存储器到存储器模式
配置同上。存储器到存储器模式不能与循环模式同时使用。
循环模式
循环模式可用于处理循环缓冲区和连续数据流（例如ADC扫描模式）。 可以使用DMA_SxCR寄存器中的CIRC位来启用此功能。使能循环模式后，将在数据流通道配置阶段使用初始值自动装载要传输的数据，并且DMA请求将继续。
中断
每个DMA通道都可以在DMA传输过半、传输完成和传输错误时产生中断。为应用的灵活性考虑，通过设置寄存器的不同位来打开这些中断。
对于每个DMA数据流通道，可以在以下事件上产生中断：
•达到半转移
•转移完成
•传输错误
•FIFO错误（溢出，欠载或FIFO内存错误）
•直接模式错误
使用STM32CubeMX配置UART的DMA使能，得到以下初始化代码：
/* USART2 DMA Init */ /* USART2_RX Init */ hdma_usart2_rx.Instance = DMA1_Stream5; hdma_usart2_rx.Init.Channel = DMA_CHANNEL_4; hdma_usart2_rx.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY; hdma_usart2_rx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; hdma_usart2_rx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; hdma_usart2_rx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE; hdma_usart2_rx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE; hdma_usart2_rx.Init.Mode = DMA_CIRCULAR; hdma_usart2_rx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW; hdma_usart2_rx.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE; if (HAL_DMA_Init(&hdma_usart2_rx) != HAL_OK) { Error_Handler(); } __HAL_LINKDMA(uartHandle,hdmarx,hdma_usart2_rx);
/* USART2_TX Init */ hdma_usart2_tx.Instance = DMA1_Stream6; hdma_usart2_tx.Init.Channel = DMA_CHANNEL_4; hdma_usart2_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH; hdma_usart2_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; hdma_usart2_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; hdma_usart2_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE; hdma_usart2_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE; hdma_usart2_tx.Init.Mode = DMA_NORMAL; hdma_usart2_tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW; hdma_usart2_tx.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE; if (HAL_DMA_Init(&hdma_usart2_tx) != HAL_OK) { Error_Handler(); } __HAL_LINKDMA(uartHandle,hdmatx,hdma_usart2_tx); 下面是配置DMA通道x的普遍过程（x代表通道号）：
·在DMA_CPARx寄存器中设置外设寄存器的地址。发生外设数据传输请求时，这个地址将是数据传输的源或目标；
·在DMA_CMARx寄存器中设置数据存储器的地址。发生外设数据传输请求时，传输的数据将从这个地址读出或写入这个地址；
·在DMA_CNDTRx寄存器中设置要传输的数据量。在每个数据传输后，这个数值递减；
·在DMA_CCRx寄存器的PL[1:0]位中设置通道的优先级；
·在DMA_CCRx寄存器中设置数据传输的方向、循环模式、外设和存储器的增量模式、外设和存储器的数据宽度、传输一半产生中断或传输完成产生中断；
·设置DMA_CCRx寄存器的ENABLE位，启动该通道。
一旦启动了DMA通道，它既可响应连到该通道上的外设的DMA请求。当传输一半的数据后，半传输标志(HTIF)被置1，当设置了允许半传输中断位(HTIE)时，将产生一个中断请求。在数据传输结束后，传输完成标志(TCIF)被置1，当设置了允许传输完成中断位(TCIE)时，将产生一个中断请求。
Author -
LastMod 2014-11-17