一、DMA簡介

1、DMA簡介

　　DMA(Direct Memory Access：直接內(nèi)存存取)是一種可以大大減輕CPU工作量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移方式。

　　CPU有轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)、計算、控制程序轉(zhuǎn)移等很多功能，但其實轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)（尤其是轉(zhuǎn)移大量數(shù)據(jù)）是可以不需要CPU參與。比如希望外設A的數(shù)據(jù)拷貝到外設B，只要給兩種外設提供一條數(shù)據(jù)通路，再加上一些控制轉(zhuǎn)移的部件就可以完成數(shù)據(jù)的拷貝。

　　DMA就是基于以上設想設計的，它的作用就是解決大量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移過度消耗CPU資源的問題。有了DMA使CPU更專注于更加實用的操作--計算、控制等。

2、DMA的工作原理　

　　DMA的作用就是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的直接傳輸，而去掉了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸需要CPU寄存器參與的環(huán)節(jié)，主要涉及四種情況的數(shù)據(jù)傳輸，但本質(zhì)上是一樣的，都是從內(nèi)存的某一區(qū)域傳輸?shù)絻?nèi)存的另一區(qū)域（外設的數(shù)據(jù)寄存器本質(zhì)上就是內(nèi)存的一個存儲單元）。四種情況的數(shù)據(jù)傳輸如下：

• 外設到內(nèi)存
• 內(nèi)存到外設
• 內(nèi)存到內(nèi)存
• 外設到外設

　　當用戶將參數(shù)設置好，主要涉及源地址、目標地址、傳輸數(shù)據(jù)量這三個，DMA控制器就會啟動數(shù)據(jù)傳輸，傳輸?shù)慕K點就是剩余傳輸數(shù)據(jù)量為0（循環(huán)傳輸不是這樣的）。換句話說只要剩余傳輸數(shù)據(jù)量不是0，而且DMA是啟動狀態(tài)，那么就會發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸。　　

3、DMA是否影響CPU的運行

　　在X86架構系統(tǒng)中，當DMA運作時（假設我們從磁盤拷貝一個文件到U盤），DMA實際上會占用系統(tǒng)總線周期中的一部分時間。也就是說，在DMA未開啟前，系統(tǒng)總線可能完全被CPU使用；當DMA開啟后，系統(tǒng)總線要為DMA分配一定的時間，以保證DMA和CPU同時運作。那么顯然，DMA會降低CPU的運行速度。

　　在STM32控制器中，芯片采用Cortex-M3架構，總線結構有了很大的優(yōu)化，DMA占用另外的總線，并不會與CPU的系統(tǒng)總線發(fā)生沖突。也就是說，DMA的使用不會影響CPU的運行速度。

二、STM32的DMA結構

1、DMA的主要特性

● 12個 獨立的可配置的通道(請求)DMA1有7個通道，DMA2 有5個通道?
● 每個通道都直接連接專用的硬件DMA請求，每個通道都同樣支持軟件觸發(fā)。這些功能通過
軟件來配置。?
● 在七個請求間的優(yōu)先權可以通過軟件編程設置(共有四級：很高、高、中等和低)，假如在相
等優(yōu)先權時由硬件決定(請求0優(yōu)先于請求1，依此類推) 。?
● 獨立的源和目標數(shù)據(jù)區(qū)的傳輸寬度(字節(jié)、半字、全字)，模擬打包和拆包的過程。源和目標
地址必須按數(shù)據(jù)傳輸寬度對齊。?
● 支持循環(huán)的緩沖器管理?
● 每個通道都有3個事件標志(DMA 半傳輸，DMA傳輸完成和DMA傳輸出錯)，這3個事件標志
邏輯或成為一個單獨的中斷請求。?
●?存儲器和存儲器間的傳輸?
●?外設和存儲器，存儲器和外設的傳輸?
● 閃存、SRAM 、外設的SRAM 、APB1 APB2和AHB外設均可作為訪問的源和目標。?
● 可編程的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)目：最大為65536

下面為功能框圖：

　　

2、兩個DMA控制器結構

① DMA1 controller

② DMA2 controller

3、DMA寄存器列表

① 中斷類

DMA_ISR： 　　DMA中斷狀態(tài)寄存器

DMA_IFCR:　　DMA中斷標志位清除寄存器

說明：　　DMA1、DMA2分別有一組寄存器。

② 控制傳輸類

DMA_CCRx:　　　DMA通道x配置寄存器　

DMA_CNDTRx:　 DMA通道x數(shù)據(jù)數(shù)量寄存器

DMA_CPARx:　　?DMA通道x外設地址寄存器

DMA_CMARx:　　DMA通道x內(nèi)存地址寄存器

說明： ? ?

1> 每一個通道都有一組寄存器。

2> DMA_CPARx、DMA_CMARx是沒有差別的，它們都可以存放外設的地址、內(nèi)存的地址。DMA_CPARx、DMA_CMARx只不過起得名字有差別而已。

4、STM32的DMA工作特點

① DMA進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋匾獥l件

• 剩余傳輸數(shù)據(jù)量大于0
• DMA通道傳輸使能
• 通道上DMA數(shù)據(jù)傳輸有事件請求

　?前兩者都好理解，對于第三點確實需要詳細的解釋，請看下邊的三條。

② 外設到XX方向的傳輸

　　假設是ADC到存儲器的數(shù)據(jù)傳輸，顯然ADC的DMA傳輸?shù)脑吹刂肥茿DC的數(shù)據(jù)寄存器。并不是說只要DMA通道傳輸使能后，就立即進行數(shù)據(jù)傳輸。只有當一次ADC轉(zhuǎn)化完成，ADC的DMA通道的傳輸事件有效，DMA才會從ADC的數(shù)據(jù)寄存器讀出數(shù)據(jù)，寫入目的地址。當DMA在讀取ADC的數(shù)據(jù)寄存器時，同時使ADC的DMA通道傳輸事件無效。顯然，要等到下一次ADC轉(zhuǎn)換完成后，才能啟動再一次的數(shù)據(jù)傳輸。

③存儲器對XX的DMA傳輸

　 因為數(shù)據(jù)是準備好的，不像ADC還需要等待數(shù)據(jù)到位。所以，不需要對應通道的事件。只要使能DMA數(shù)據(jù)傳輸就一直傳輸，直到達到設定的傳輸量。

example:

1.內(nèi)存到內(nèi)存

　　DMA傳輸請求一直有效

2.內(nèi)存到串口?

　　DMA傳輸請求一直有效

一種解釋：

　　存儲器對存儲器的置位，就相當于相應通道的事件有效。?對應通道的事件有效和存儲器對存儲器的置位，就是傳輸?shù)挠|發(fā)位。每次傳輸?shù)氖录梦灰淮?#xff0c;完成一次傳輸。如果是由外設引發(fā)的DMA傳輸，則傳輸完成后，相應傳輸事件會置為無效，而存儲器對存儲器的傳輸，則一次傳輸完成后，相應事件一直有效，直至完成設定的傳輸量。 ?　　　　　　　　　　　　　　摘自：http://bbs.21ic.com/icview-400841-1-1.html

④外設以DMA方式工作時，能否再以軟件方式進行操作？

　 有一點是肯定的，當外設以DMA方式正在數(shù)據(jù)傳輸時，不可能再相應CPU的軟件控制命令，否則這不符合邏輯。

　 但是，倘若外設僅僅配置成DMA工作方式，但是DMA請求并未產(chǎn)生，數(shù)據(jù)傳輸并沒有進行。此時，軟件控制命令仍然能夠?qū)ν庠O進行控制。這是筆者在串口以DMA方式發(fā)送數(shù)據(jù)情形下，所得到的測試結論。?

三、STM32的DMA軟件編程

1、“內(nèi)存到內(nèi)存”模式傳輸

①?初始化配置

?View Code

②?DMA中斷配置

?View Code

③啟動傳輸

?View Code

2、利用DMA實現(xiàn)循環(huán)傳輸

方法1：單次傳輸模式

　　當傳輸結束時，觸發(fā)DMA中斷，在中斷程序中首先失能DMA通道，然后修改該通道的傳輸數(shù)據(jù)量。最后重新使能DMA通道，注意只有失能的DMA通道才能成功修改傳輸數(shù)據(jù)量。

方法2：循環(huán)傳輸模式

　　當傳輸結束時，硬件自動會將傳輸數(shù)據(jù)量寄存器進行重裝，進行下一輪的數(shù)據(jù)傳輸。

四、再談STM32的DMA傳輸是否影響CPU的運行速度

　　聲明：經(jīng)過筆者測試，當DMA工作在內(nèi)存到外設的傳輸和內(nèi)存到內(nèi)存的傳輸時，都不會影響CPU的運行速度。為了給這種現(xiàn)象一個合理的解釋，筆者做以下猜測：

1、S3C2440的DMA傳輸

　　S3C2440的SDRAM是外置的，并且SDRAM的數(shù)據(jù)線、地址線、控制線總共只有一組。假設DMA傳輸?shù)姆较蚴莾?nèi)存到外設，當DMA運作時，需要占用SDRAM的三類線才才能實現(xiàn)傳輸；而與此同時CPU也需要通過這三類線來訪問SDRAM來讀取程序、讀寫數(shù)據(jù)。

　　顯然，DMA的運行與CPU的運行有交叉點，DMA就會影響到CPU的運行。

2、STM32的DMA傳輸

　　STM32與S3C2440的區(qū)別是很大的，S3C2440是微處理器，RAM外置且空間很大；STM32是微控制器，RAM片內(nèi)集成且空間較小。此時，ST公司就有可能提升DMA的運作效率，使DMA的工作不影響到CPU的運行。

　　外設與外設之間的DMA傳輸，因為與CPU的運行沒有交叉點（CPU的數(shù)據(jù)流注意是在Flash、內(nèi)存、寄存器中傳輸），所以不會影響CPU的運行速度。唯一有可能影響的是外設與內(nèi)存或者內(nèi)存與內(nèi)存之間的DMA傳輸。

　　倘若ST公司的SRAM是一個雙口RAM，也就是同時可以由兩組接口對RAM進行訪問，就可以很好的解決速度影響問題。倘若CPU恒定占有一組接口，而另一組接口留給DMA控制器。那么當外設與內(nèi)存或者內(nèi)存與內(nèi)存之間的DMA傳輸時，由于不與CPU的訪問SRAM接口沖突，所以可以解決速度影響問題。

　　但其實偶爾還是會影響的，當CPU訪問SRAM的空間和DMA訪問SRAM的空間相同時，SRAM勢必會對這種情況進行仲裁，這可能會影響到CPU的訪問SRAM的速度。其實，這種情況的概率也是很小的，所以即使影響CPU的運行速度，也不會很大。

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參考資料：《STM32參考手冊》

總結

以上是生活随笔為你收集整理的STM32之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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