《STM32從零開始學習歷程》@EnzoReventon

DMA—直接存儲區訪問實驗例程

本章節為DMA直接存儲區訪問的實驗例程講解，以“正點原子”的例程為基礎進行講解，如有不足之處還懇請各位大佬不吝賜教。
參考資料：
[野火EmbedFire]《STM32庫開發實戰指南——基于野火霸天虎開發板》
[正點原子]STM32F4開發指南-庫函數版本_V1.2
[ST]《STM32F4xx中文參考手冊》

1. DMA簡介

DMA的詳細介紹已經在上一講中進行過詳細的介紹：《STM32從零開始學習歷程》——DMA直接存儲區訪問理論知識

2. 本實驗歷程實現功能介紹

根據《STM32從零開始學習歷程》——DMA直接存儲區訪問理論知識的詳細介紹，我們可以知道DMA是一種可以不通過CPU的直接進行數據傳輸的控制器。本例程主要功能為使用DMA串口通訊將一定量的數據發送出去，使用串口助手接收發送到的數據。程序功能要點如下：

(1). 通過DMA將數據發送到USART1，使用串口助手接收數據。

(2). 使用一個按鍵控制DMA發送，按下按鈕就進行一次DMA數據發送操作。

(3). LCD屏幕顯示發送狀態與發送進度。（LCD的講解將在后續blog中講解，本文只要會用就行）

3. 實驗準備

軟件：Keil μVision5 v5.33（MDK5），串口助手XCOM V2.6
環境：Windows10 Enterprise x64
芯片：STM32F406ZGT6
設備：正點原子STM32F4探索者開發板，正點原子4.3寸 TFTLCD屏
仿真器：ST-Link
參考手冊：
[野火EmbedFire]《STM32庫開發實戰指南——基于野火霸天虎開發板》
[正點原子]STM32F4開發指南-庫函數版本_V1.2
[ST]《STM32F4xx中文參考手冊》
[ST]《STM32F407xx》

4. 硬件設計

本實驗中需要用到USART1，所以我們需要將USART1的TX與RX引腳與相應的GPIO引腳相連接，此處我們使用PB6/PB7引腳進行通訊，關于USART通訊串口的配置與選擇問題可以看：《STM32從零開始學習歷程》——USART串口通訊實驗篇1——中斷接收與發送，此處就不多贅述。
硬件連接呢我們還是通過使用杜邦線將USART TX/RX與PB6/PB7向連接，同時將USART1串口連接至電腦。如下圖所示：

5. 程序設計流程

1.DMA配置程序過程

①使能DMA時鐘
RCC_AHB1PeriphClockCmd();
② 初始化DMA通道參數
DMA_Init();
③使能串口DMA發送,串口DMA使能函數：
USART_DMACmd();
④查詢DMA的EN位，確保數據流就緒，可以配置
DMA_GetCmdStatus();
⑤設置通道當前剩余數據量
DMA_SetCurrDataCounter();
⑥使能DMA1通道，啟動傳輸。
DMA_Cmd();
⑤查詢DMA傳輸狀態
DMA_GetFlagStatus();
⑥獲取/設置通道當前剩余數據量：
DMA_GetCurrDataCounter();

2. 相關函數介紹

1）使能 DMA2 時鐘，并等待數據流可配置 。
DMA的時鐘使能是通過 AHB1ENR 寄存器來控制的，這里我們要先使能時鐘，才可以配置 DMA相關寄存器。所以先要使能 DMA2 的時鐘。另外，要對配置寄存器（ DMA_SxCR ）進行設置，必須先等待其最低位為 0 （也就是 DMA 傳輸禁止了），才可以進行配置。
庫函數使能DMA2 時鐘的方法為：
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2,ENABLE); //DMA2 時鐘使能等待
DMA 可配置，也就是等待 DMA_SxCR 寄存器最低位為 0 的方法為：
while (DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE) { } // 等待 DMA 可配置

2）初始化 DMA2 數據流 7 ，包括配置通道，外設地址，存儲器地址，傳輸數據量等 。
DMA的某個數據流各種配置參數初始化是通過 DMA_Init 函數實現的：
void DMA_Init(DMA_Stream_TypeDef* DMAy_Streamx, DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct)
函數的第一個參數是指定初始化的 DMA 的數據流編號，這個很容易理解。入口參數范圍為：
DMA x _Stream0 DMA x _Stream 7(x=1,2) 。
下面我們主要看看第二個參數。跟其他外設一樣，同樣是通過初始化結構體成員變量值來達到初始化的目的，下面我們來看看 DMA_InitTypeDef結構體的定義：

typedef struct { uint32_t DMA_Channel; uint32_t DMA_PeripheralBaseAddr; uint32_t DMA_Memory0BaseAddr; uint32_t DMA_DIR; uint32_t DMA_BufferSize; uint32_t DMA_PeripheralInc; uint32_t DMA_MemoryInc; uint32_t DMA_Pe ripheralDataSize; uint32_t DMA_MemoryDataSize; uint32_t DMA_Mode; uint32_t DMA_Priority; uint32_t DMA_FIFOMode; uint32_t DMA_FIFOThreshold; uint32_t DMA_MemoryBurst; uint32_t DMA_PeripheralBurst; } DMA_InitTypeDef;

1) DMA_Channel：
DMA 請求通道選擇，可選通道0 至通道7，每個外設對應固定的通道，具體設置值需要查表DMA1 各個通道的請求映像和表DMA2 各個通道的請求映像。

2) DMA_PeripheralBaseAddr：
外設地址，設定DMA_SxPAR 寄存器的值；一般設置為外設的數據寄存器地址，如果是存儲器到存儲器模式則設置為其中一個存儲區地址。
ADC3 的數據寄存器ADC_DR 地址為((uint32_t)ADC3+0x4C)。

3) DMA_Memory0BaseAddr：
存儲器0 地址，設定DMA_SxM0AR 寄存器值；一般設置為我們自義存儲區的首地址。我們程序先自定義一個16 位無符號整形數組ADC_ConvertedValue[4]用來存放每個通道的ADC 值， 所以把數組首地址(直接使用數組名即可) 賦值給DMA_Memory0BaseAddr。

4) DMA_DIR：
傳輸方向選擇，可選外設到存儲器、存儲器到外設以及存儲器到存儲器。它設定DMA_SxCR 寄存器的DIR[1:0] 位的值。ADC 采集顯然使用外設到存儲器模式。

5) DMA_BufferSize：
設定待傳輸數據數目，初始化設定DMA_SxNDTR 寄存器的值。這里ADC是采集4 個通道數據，所以待傳輸數目也就是4。

6) DMA_PeripheralInc：
如果配置為DMA_PeripheralInc_Enable，使能外設地址自動遞增功能，它設定DMA_SxCR 寄存器的PINC 位的值；一般外設都是只有一個數據寄存器，所以一般不會使能該位。ADC3 的數據寄存器地址是固定并且只有一個所以不使能外設地址遞增。

7) DMA_MemoryInc：
如果配置為DMA_MemoryInc_Enable，使能存儲器地址自動遞增功能，它設定DMA_SxCR 寄存器的MINC 位的值；我們自定義的存儲區一般都是存放多個數據的，所以使能存儲器地址自動遞增功能。我們之前已經定義了一個包含4 個元素的數字用來存放數據，使能存儲區地址遞增功能，自動把每個通道數據存放到對應數組元素內。

8) DMA_PeripheralDataSize：
外設數據寬度，可選字節(8 位)、半字(16 位) 和字(32 位)，它設定DMA_SxCR 寄存器的PSIZE[1:0] 位的值。ADC 數據寄存器只有低16 位數據有效，使用半字數據寬度。

9) DMA_MemoryDataSize：
存儲器數據寬度，可選字節(8 位)、半字(16 位) 和字(32 位)，它設定DMA_SxCR 寄存器的MSIZE[1:0] 位的值。保存ADC 轉換數據也要使用半字數據寬度，這跟我們定義的數組是相對應的。

10) DMA_Mode：
DMA 傳輸模式選擇，可選一次傳輸或者循環傳輸，它設定DMA_SxCR 寄存器的CIRC 位的值。我們希望ADC 采集是持續循環進行的，所以使用循環傳輸模式。

11) DMA_Priority：
軟件設置數據流的優先級，有4 個可選優先級分別為非常高、高、中和低，它設定DMA_SxCR 寄存器的PL[1:0] 位的值。DMA 優先級只有在多個DMA 數據流同時使用時才有意義，這里我們設置為非常高優先級就可以了。

12) DMA_FIFOMode：
FIFO 模式使能，如果設置為DMA_FIFOMode_Enable 表示使能FIFO 模式功能；它設定DMA_SxFCR 寄存器的DMDIS 位。ADC 采集傳輸使用直接傳輸模式即可，不需要使用FIFO 模式。

13) DMA_FIFOThreshold：
FIFO 閾值選擇，可選4 種狀態分別為FIFO 容量的1/4、1/2、3/4 和滿；它設定DMA_SxFCR 寄存器的FTH[1:0] 位；DMA_FIFOMode 設置為DMA_FIFOMode_Disable，那DMA_FIFOThreshold 值無效。ADC 采集傳輸不使用FIFO 模式，設置改值無效。

14) DMA_MemoryBurst：
存儲器突發模式選擇，可選單次模式、4 節拍的增量突發模式、8 節拍的增量突發模式或16 節拍的增量突發模式，它設定DMA_SxCR 寄存器的MBURST[1:0] 位的值。ADC 采集傳輸是直接模式，要求使用單次模式。

15) DMA_PeripheralBurst：
外設突發模式選擇，可選單次模式、4 節拍的增量突發模式、8 節拍的增量突發模式或16 節拍的增量突發模式，它設定DMA_SxCR 寄存器的PBURST[1:0] 位的值。
ADC 采集傳輸是直接模式，要求使用單次模式。

3）使能串口 1 的 DMA 發送
進行DMA 配置之后，我們就要開啟串口的 DMA 發送功能，使用的函數是：
USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); //使能串口 1的 DMA發送
如果是要使能串口DMA 接受，那么第二個參數修改為 USART_DMAReq_Rx 即可。

4）使能 DMA 2 數據流 7 ，啟動傳輸。
使能 DMA 數據流的函數為：
void DMA_Cmd(DMA_Stream_TypeDef* DMAy_Streamx, FunctionalState NewState)
使能 DMA2_Stream7 ，啟動傳輸的方法為:
DMA_Cmd DMA2_Stream7 ENABLE
通過以上4 步設置，我們就可以啟動一次 USART1 的 DMA 傳輸了。

5）查詢 DMA 傳輸狀態
在DMA 傳輸過程中，我們要查詢 DMA 傳輸通道的狀態，使用的函數是：
FlagStatus DMA_GetFlagStatus(uint32_t DMAy_FLAG)
比如我們要查詢DMA數據流 7傳輸是否完成，方法是：
DMA_GetFlagStatus(DMA2_Stream7,DMA_FLAG_TCIF7);
這里還有一個比較重要的函數就是獲取當前剩余數據量大小的函數：
int16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Stream_TypeDef* DMAy_Streamx);
比如我們要獲取DMA數據流 7還有多少個數據沒有傳輸，方法是：
DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel4);
同樣，我們也可以設置對應的DMA數據流傳輸的數據量大小 ,函數為：
void DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Stream_TypeDef* DMAy_Streamx, uint16_t Counter);

6. 程序詳解

USART.C
對于USART串口初始化的子程序我們仍然使用串口通訊中的程序代碼。

//標準庫需要的支持函數 struct __FILE { int handle; }; FILE __stdout; //定義_sys_exit()以避免使用半主機模式 void _sys_exit(int x) { x = x; } void uart_init(u32 bound){//GPIO端口設置GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB,ENABLE); //使能GPIOA時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE); //使能USART1時鐘//串口1對應引腳復用映射GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource6,GPIO_AF_USART1); //GPIOB6復用為USART1GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_USART1); //GPIOB7復用為USART1//USART1端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; //GPIOB6與GPIOB7GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; //復用功能GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //速度50MHzGPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽復用輸出GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); //初始化PB6，PB7//USART1 初始化設置USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound; //波特率設置USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字長為8位數據格式USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //一個停止位USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //無奇偶校驗位USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //無硬件數據流控制USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收發模式USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口1 } //=============================================================================== ///重定向c庫函數printf到串口，重定向后可使用printf函數 int fputc(int ch , FILE *f) {USART_SendData(USART1,(uint8_t) ch );while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);return (ch); }//=============================================================================== ///重定向c庫函數scanf到串口，重寫向后可使用scanf、getchar等函數 int fgetc(FILE *f) {while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);return (int)USART_ReceiveData(USART1); } //===============================================================================

中斷服務函數。

void USART1_IRQHandler(void) //串口1中斷服務程序 {uint8_t temp;if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE) != RESET){temp = USART_ReceiveData(USART1);USART_SendData(USART1,temp);}

DMA.C
DMA初始化函數。此函數有5個形參。

DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx： 為選擇數據流。
u32 chx： 為通道選擇。
u32 par： 為外設地址。
u32 mar： 存儲器地址。
u16 ndtr： 為數據傳輸量。

void MYDMA_Config(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx,u32 chx,u32 par,u32 mar,u16 ndtr) { DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;if((u32)DMA_Streamx>(u32)DMA2) //得到當前stream是屬于DMA2還是DMA1{RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2,ENABLE); //DMA2時鐘使能 }else {RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1,ENABLE); //DMA1時鐘使能 }DMA_DeInit(DMA_Streamx);while (DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE) { } //等待DMA可配置 // 配置 DMA 初始化函數 //DMA_InitStructure.DMA_Channel = chx; //通道選擇DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = par; //DMA外設地址DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = mar; //DMA 存儲器0地址DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral; //存儲器到外設模式DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = ndtr; //數據傳輸量 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外設非增量模式DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //存儲器增量模式DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; //外設數據長度:8位DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //存儲器數據長度:8位DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; // 使用普通模式 DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //中等優先級DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable; //不使能FIFO模式DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full; //FIFO 閾值選擇，此時無效DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single; //存儲器突發單次傳輸DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single; //外設突發單次傳輸DMA_Init(DMA_Streamx, &DMA_InitStructure); //初始化DMA Stream}

開啟一次DMA數據傳輸。
其中：DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx 為DMA數據流；
u16 ndtr為為數據傳輸量。

void MYDMA_Enable(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx,u16 ndtr) {DMA_Cmd(DMA_Streamx, DISABLE); //關閉DMA傳輸 while (DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE){} //確保DMA可以被設置 DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Streamx,ndtr); //數據傳輸量 DMA_Cmd(DMA_Streamx, ENABLE); //開啟DMA傳輸 }

MAIN.C
①進行宏定義

#define SEND_BUF_SIZE 9600 //發送數據長度,最好等于sizeof(TEXT_TO_SEND)+2的整數倍.u8 SendBuff[SEND_BUF_SIZE]; //發送數據緩沖區const u8 TEXT_TO_SEND[]={"DMA串口實驗 ：Hello World！"}; int main(void) { u16 i;u8 t=0;u8 j,mask=0;float pro=0; //進度NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //設置系統中斷優先級分組2delay_init(168); //初始化延時函數uart_init(115200); //初始化串口波特率為115200LED_Init(); //初始化LED LCD_Init(); //LCD初始化 KEY_Init(); //按鍵初始化 MYDMA_Config(DMA2_Stream7,DMA_Channel_4,(u32)&USART1->DR,(u32)SendBuff,SEND_BUF_SIZE);//DMA2,STEAM7數據流7,CH4通道4,外設為串口1,存儲器為SendBuff,長度為:SEND_BUF_SIZE.POINT_COLOR=RED; LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"STM32F407"); LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"DMA"); LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"==========");LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2021/4/1"); LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY0:Start"); POINT_COLOR=BLUE; //設置字體為藍色 //顯示提示信息 j=sizeof(TEXT_TO_SEND); for(i=0;i<SEND_BUF_SIZE;i++) //填充ASCII字符集數據{if(t>=j) //加入換行符{if(mask){SendBuff[i]=0x0a;t=0;}else {SendBuff[i]=0x0d;mask++;} }else //復制TEXT_TO_SEND語句{mask=0;SendBuff[i]=TEXT_TO_SEND[t];t++;} } POINT_COLOR=BLUE; //設置字體為藍色 i=0;while(1){t=KEY_Scan(0);if(t==KEY0_PRES) //KEY0按下{printf("\r\nDMA DATA:\r\n"); LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Start Transimit....");LCD_ShowString(30,170,200,16,16," %") ; //顯示百分號 USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); //使能串口1的DMA發送 MYDMA_Enable(DMA2_Stream7,SEND_BUF_SIZE); //開始一次DMA傳輸！ //等待DMA傳輸完成，此時我們來做另外一些事，點燈//實際應用中，傳輸數據期間，可以執行另外的任務while(1){if(DMA_GetFlagStatus(DMA2_Stream7,DMA_FLAG_TCIF7)!=RESET) //等待DMA2_Steam7傳輸完成{ DMA_ClearFlag(DMA2_Stream7,DMA_FLAG_TCIF7); //清除DMA2_Steam7傳輸完成標志break; }pro=DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Stream7); //得到當前還剩余多少個數據pro=1-pro/SEND_BUF_SIZE; //得到百分比 pro*=100; //擴大100倍LCD_ShowNum(30,170,pro,3,16); } LCD_ShowNum(30,170,100,3,16); //顯示100% LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Transimit Finished!"); //提示傳送完成}i++;delay_ms(10);if(i==20){LED0=!LED0; //提示系統正在運行 i=0;} } } //開啟一次DMA傳輸 //DMA_Streamx:DMA數據流,DMA1_Stream0~7/DMA2_Stream0~7 //ndtr:數據傳輸量 void MYDMA_Enable(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx,u16 ndtr) {DMA_Cmd(DMA_Streamx, DISABLE); //關閉DMA傳輸 while (DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE){} //確保DMA可以被設置 DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Streamx,ndtr); //數據傳輸量 DMA_Cmd(DMA_Streamx, ENABLE); //開啟DMA傳輸 }

7. 效果展示

將程序下載進芯片后，屏幕將出現提示信息，按下按鍵0將執行一次DMA數據傳輸操作。
打開串口調試助手，設置好波特率，打開串口，將看到所有傳輸的數據。

注意事項：
在傳輸數據的過程中如果SEND_BUF_SIZE發送數據的長度沒有定義準確將導致發送數據的不完整，如下圖所示：

顯然最后一行沒有將“STM32F4 DMA”完整發送，如果需要完整發送需要對SEND_BUF_SIZE進行合理取值，最好等于sizeof(TEXT_TO_SEND)+2的整數倍。

8. 小結

本實驗到此結束，其實實驗不難，主要是一個實驗的過程，需要對這個過程進行了解，還有就是相關函數的使用標志位的判定等。此外，多查手冊仍然很重要。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的《STM32从零开始学习历程》——DMA直接存储区访问实验例程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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