操作系统：DMA
1、DMA由來
DMA(Direct Memory Access,直接存儲器訪問)。在ＤＭＡ出現之前，CPU與外設之間的數據傳送方式有程序傳送方式、中斷傳送方式。CPU是通過系統總線與其他部件連接并進行數據傳輸。
1.1程序傳送方式
程序傳送方式是指直接在程序控制下進行數據的輸入/輸出操作。分為無條件傳送方式和查詢(條件傳送方式)兩種。
1.1.1無條件傳送方式
?微機系統中的一些簡單的外設，如開關、繼電器、數碼管、發光二極管等，在它們工作時，可以認為輸入設備已隨時準備好向CPU提供數據，而輸出設備也隨時準備好接收CPU送來的數據，這樣，在CPU需要同外設交換信息時，就能夠用IN或OUT指令直接對這些外設進行輸入/輸出操作。由于在這種方式下CPU對外設進行輸入/輸出操作時無需考慮外設的狀態，故稱之為無條件傳送方式。
1.1.2查詢(有條件)傳送方式?
查詢傳送也稱為條件傳送，是指在執行輸入指令（IN）或輸出指令（OUT）前，要先查詢相應設備的狀態，當輸入設備處于準備好狀態、輸出設備處于空閑狀態時，CPU才執行輸入/輸出指令與外設交換信息。為此，接口電路中既要有數據端口，還要有狀態端口。
1.2中斷傳送方式
中斷傳送方式是指當外設需要與CPU進行信息交換時，由外設向CPU發出請求信號，使CPU暫停正在執行的程序，轉而去執行數據輸入/輸出操作，待數據傳送結束后，CPU再繼續執行被暫停的程序。
以上兩種方式，均由CPU控制數據傳輸，不同的是程序傳送方式由CPU來查詢外設狀態，CPU處于主動地位，而外設處于被動地位。這就是常說的----對外設的輪詢，效率低。而中斷傳送法師則是外設主動向CPU發生請求，等候CPU處理，在沒有發出請求時，CPU和外設都可以獨立進行各自的工作。 ?需要進行斷點和現場的保護和恢復，浪費了很多CPU的時間，適合少量數據的傳送。
1.3 DMA原理
DMA的出現就是為了解決批量數據的輸入/輸出問題。DMA是指外部設備不通過CPU而直接與系統內存交換數據的接口技術。這樣數據的傳送速度就取決于存儲器和外設的工作速度。
通常系統總線是由CPU管理的，在ＤＭＡ方式時，就希望CPU把這些總線讓出來，即CPU連到這些總線上的線處于第三態(高阻狀態)，而由DMA控制器接管，控制傳送的字節數，判斷DMA是否結束，以及發出DMA結束信號。因此DMA控制器必須有以下功能:
1、能向CPU發出系統保持(HOLD)信號，提出總線接管請求；
2、當CPU發出允許接管信號后，負責對總線的控制，進入DMA方式;
3、能對存儲器尋址及能修改地址指針，實現對內存的讀寫；
4、能決定本次DMA傳送的字節數，判斷DMA傳送是否借宿。
5、發出DMA結束信號，使CPU恢復正常工作狀態。
DMA傳輸將從一個地址空間復制到另外一個地址空間。當CPU初始化這個傳輸動作，傳輸動作本身是由DMA控制器來實行和完成。 ?典型例子---移動一個外部內存的區塊到芯片內部更快的內存區。
對于實現ＤＭＡ傳輸，它是由DMA控制器直接掌管總線（地址總線、數據總線和控制總線），因此，存在一個總線控制權轉移問題
DMA傳輸開始前： CPU------>DMA控制器
DMA傳輸結束后： ?????????????DMA控制器------>CPU
一個完整的DMA傳輸過程必須經歷DMA請求、DMA響應、DMA傳輸、DMA結束4個步驟。
DMA方式是一種完全由硬件進行組信息傳送的控制方式，具有中斷方式的優點，即在數據準備階段，CPU與外設并行工作。
?
2、DMA的傳送過程
DMA的數據傳送分為預處理、數據傳送和后處理3個階段。
(1)預處理
由CPU完成一些必要的準備工作。首先，CPU執行幾條I/O指令，用以測試I/O設備狀態，向DMA控制器的有關寄存器置初值，設置傳送方向、啟動該設備等。然后，CPU繼續執行原來的程序，直到I/O設備準備好發送的數據(輸入情況)或接受的數據(輸出情況)時，I/O設備向DMA控制器發送DMA請求，再由DMA控制器向CPU發送總線請求(統稱為DMA請求)，用以傳輸數據。
(2)數據傳送
DMA的數據傳輸可以以單字節(或字)為基本單位，對于以數據塊為單位的傳送(如銀盤)，DMA占用總線后的數據輸入和輸出操作都是通過循環來實現。需要特別之處的是，這一循環也是由DMA控制器(而不是通過CPU執行程序)實現的，即數據傳送階段是完全由DMA(硬件)來控制的。
(3)后處理
DMA控制器向CPU發送中斷請求，CPU執行中斷服務程序做DMA結束處理，包括檢驗送入主存的數據是否正確，測試傳送過程中是否出錯(錯誤則轉入診斷程序)和決定是否繼續使用DMA傳送其他數據塊等。
3、在STM32F407中使用DMA
3.1使用大約步驟
1、使能DMA時鐘，并等待數據流可配置。 使能DMA時鐘，才可配置DMA相關的寄存器。要對DMA的配置寄存器DMA_SxCR進行配置，則要等其最低位為0----即DMA傳輸禁止，才可配置。
2、DMA_SxCR(指定的外設--x)設置該流x，包括配置通道，外設地址，存儲器地址，傳輸數據量、優先級等。
3、使能外設的DMA功能
4、使能DMA數據流，啟動傳輸。
5、查詢DMA傳輸狀態。
3.2 從DMA配置時最為關鍵的寄存器出發
DMA數據流x配置寄存器(DMA_SxCR)
?
CHSEL[2:0] ?3位8個通道選擇，即對于流x選擇哪個通道
PL[1:0] 2位，設置流x的軟件優先級，DMA控制器的仲裁器根據軟件優先級，輔以硬件優先級來仲裁進行哪個數據流哪個通道的數據傳輸。
MSIZE[1:0] 2位，存儲器的數據寬度(8位、16位、32位)
PSIZE[1:0] 2位，外設的數據寬度
MINC ?1位， 設置存儲器遞增模式，存儲器地址指針時遞增還是固定
PINC ??1位， 設置外設遞增模式，外設地址指針遞增還是固定
DIR ?????2位，數據傳輸方向
TCIE ??1位，傳輸完成中斷使能
HTIE ??1位，半傳輸中斷使能
TEIE ??1位，傳輸錯誤中斷使能
DMEIE 1位， 直接模式錯誤中斷使能
EN ????1位， 0禁止該數據流，此時可配置該數據流
?????????????????????1使能該數據，參與仲裁器的競爭
?
總結
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