1、DMA由來
DMA(Direct Memory Access,直接存儲器訪問)。在ＤＭＡ出現(xiàn)之前，CPU與外設之間的數(shù)據(jù)傳送方式有程序傳送方式、中斷傳送方式。CPU是通過系統(tǒng)總線與其他部件連接并進行數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(tǒng)中的一些簡單的外設，如開關、繼電器、數(shù)碼管、發(fā)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(shù)據(jù)，而輸出設備也隨時準備好接收CPU送來的數(shù)據(jù)，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(tài)，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(zhí)行輸入指令（IN）或輸出指令（OUT）前，要先查詢相應設備的狀態(tài)，當輸入設備處于準備好狀態(tài)、輸出設備處于空閑狀態(tài)時，CPU才執(zhí)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(shù)據(jù)端口，還要有狀態(tài)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(fā)出請求信號，使CPU暫停正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行數(shù)據(jù)輸入/輸出操作，待數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，CPU再繼續(xù)執(zhí)行被暫停的程序。

以上兩種方式，均由CPU控制數(shù)據(jù)傳輸，不同的是程序傳送方式由CPU來查詢外設狀態(tài)，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(fā)生請求，等候CPU處理，在沒有發(fā)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(xiàn)場的保護和恢復，浪費了很多CPU的時間，適合少量數(shù)據(jù)的傳送。

1.3 DMA原理
DMA的出現(xiàn)就是為了解決批量數(shù)據(jù)的輸入/輸出問題。DMA是指外部設備不通過CPU而直接與系統(tǒng)內(nèi)存交換數(shù)據(jù)的接口技術。這樣數(shù)據(jù)的傳送速度就取決于存儲器和外設的工作速度。

通常系統(tǒng)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(tài)(高阻狀態(tài))，而由DMA控制器接管，控制傳送的字節(jié)數(shù)，判斷DMA是否結(jié)束，以及發(fā)出DMA結(jié)束信號。因此DMA控制器必須有以下功能:

1、能向CPU發(fā)出系統(tǒng)保持(HOLD)信號，提出總線接管請求；

2、當CPU發(fā)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(xiàn)對內(nèi)存的讀寫；

4、能決定本次DMA傳送的字節(jié)數(shù)，判斷DMA傳送是否借宿。

5、發(fā)出DMA結(jié)束信號，使CPU恢復正常工作狀態(tài)。

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(nèi)存的區(qū)塊到芯片內(nèi)部更快的內(nèi)存區(qū)。

對于實現(xiàn)ＤＭＡ傳輸，它是由DMA控制器直接掌管總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線），因此，存在一個總線控制權(quán)轉(zhuǎn)移問題

DMA傳輸開始前：　　　　CPU------>DMA控制器

DMA傳輸結(jié)束后： ?????????????DMA控制器------>CPU

一個完整的DMA傳輸過程必須經(jīng)歷DMA請求、DMA響應、DMA傳輸、DMA結(jié)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(yōu)點，即在數(shù)據(jù)準備階段，CPU與外設并行工作。

?

2、DMA的傳送過程
DMA的數(shù)據(jù)傳送分為預處理、數(shù)據(jù)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(zhí)行幾條I/O指令，用以測試I/O設備狀態(tài)，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(xù)執(zhí)行原來的程序，直到I/O設備準備好發(fā)送的數(shù)據(jù)(輸入情況)或接受的數(shù)據(jù)(輸出情況)時，I/O設備向DMA控制器發(fā)送DMA請求，再由DMA控制器向CPU發(fā)送總線請求(統(tǒng)稱為DMA請求)，用以傳輸數(shù)據(jù)。

(2)數(shù)據(jù)傳送

DMA的數(shù)據(jù)傳輸可以以單字節(jié)(或字)為基本單位，對于以數(shù)據(jù)塊為單位的傳送(如銀盤)，DMA占用總線后的數(shù)據(jù)輸入和輸出操作都是通過循環(huán)來實現(xiàn)。需要特別之處的是，這一循環(huán)也是由DMA控制器(而不是通過CPU執(zhí)行程序)實現(xiàn)的，即數(shù)據(jù)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(fā)送中斷請求，CPU執(zhí)行中斷服務程序做DMA結(jié)束處理，包括檢驗送入主存的數(shù)據(jù)是否正確，測試傳送過程中是否出錯(錯誤則轉(zhuǎn)入診斷程序)和決定是否繼續(xù)使用DMA傳送其他數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)量、優(yōu)先級等。

3、使能外設的DMA功能

4、使能DMA數(shù)據(jù)流，啟動傳輸。

5、查詢DMA傳輸狀態(tài)。

3.2 從DMA配置時最為關鍵的寄存器出發(fā)

DMA數(shù)據(jù)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(yōu)先級，DMA控制器的仲裁器根據(jù)軟件優(yōu)先級，輔以硬件優(yōu)先級來仲裁進行哪個數(shù)據(jù)流哪個通道的數(shù)據(jù)傳輸。

MSIZE[1:0] 2位，存儲器的數(shù)據(jù)寬度(8位、16位、32位)

PSIZE[1:0] 2位，外設的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)流，此時可配置該數(shù)據(jù)流

?????????????????????1使能該數(shù)據(jù)，參與仲裁器的競爭

?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统：DMA的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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