10、DMA直接存储器存取

10、DMA直接存储器读取

1、DMA（Direct Memory Access）直接存储器存取

• 数据转运小助手，协助CPU完成数据转运工作，DMA可以提供外设和存储器或者存储器和存储器之间的高速数据传输，无须CPU干预，节省了CPU的资源
• 外设：一般指的是外设的数据计算器DR，data register，比如ADC的数据寄存器、串口的数据寄存器等等，
• 存储器：运行内存SRAM和程序存储器Flash，是存储变量数组和程序代码的地方

2、12个独立可配置的通道：

• DMA1（7个通道）， DMA2（5个通道）
• 从一个地方移动到另一个地方，需要占用一个通道，DMA多通道进行运转时候，之间可以各转各的互不干扰

3、每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发

• 若是存储器到存储器的数据转运，比如把flash里的一批数据转运到SRAM中去，就需要软件触发，触发后，DMA就会一股脑的转运，以最快的速度全部转运好
• 若是外设到存储器的数据转运，不能一股脑的转运，因为外设的数据是有一定时机的，需要硬件触发。比如转运ADC的数据，就得ADC每个通道AD转换完成后，硬件触发一次DMA，之后DMA再转运，触发一次转运一次,才能保证数据正确
• 特定的硬件触发：每个DMA的通道，它的硬件出发源是不一样的，当使用某个外设的硬件出发源，就得使用它连接的那个通道，而不能任意选择通道

4、STM32F103C8T6 DMA资源：DMA1（7个通道）

5、存储器映像

（1）ROM(只读存储器)

• 一种非易失性、掉电不丢失的存储器

• 程序存储器flash(主闪存)的用途：存储c语言编译后的程序代码，也是下载程序的位置，运行程序一般也是从主闪存里面开始运行的，数据地址以0800开头的，为主闪存地址

• 系统存储器：BootLoader程序是芯片出厂自动写入的，一般不允许我们修改
• 选项字节：用于存储一些独立于程序代码的配置参数，位置是在ROM区的最后面，下载程序可以不刷新选项字节的内容，这样选项字节的配置就可以保持不变，选项字节里，存的主要是flash的读保护、写保护，还有看门狗等等的配置

（2）RAM(随机存储器)

• 一种易失性、掉电丢失的存储器
• 内核外设寄存器：内核外设就是NVIC和SysTick，内核外设和其他外设不是同个厂家设计的，所以地址被分开

6、寄存器读写

• CPU/DMA直接访问Flash，是可以读不可写

• SRAM是运行内存，可以任意读写

• 外设寄存器：看数据手册（数据寄存器是可以读写的）

7、DMA基本结构

（1）两个站点

• 外设寄存器站点（也是存储器，但是一般被叫做外设）

• flash和SRAM存储器站点（stm32中存储器一般指flash和SRAM，不包含外设寄存器）

• 由于flash是只读的，所以只能是flash到SRAM的运转

（2）外设和存储器的三个参数

• 第一个是起始地址，有外设端的起始地址和存储器端的起始地址，这两个参数决定了数据是从哪里来，到哪里去的

• 第二个参数是数据宽度，指定一次转运要按多大的数据宽度来进行

• 字节Byte（8位，uint8_t）
• 半字节HalfWord（16位，uint16_t）
• 字Wold（32位，uint32_t）
• 第三个参数:地址是否自增，指定一次转运完成后，下一次转运是不是要把地址移动到下一个位置去，相当于是指针p++
• 比如ADC扫描模式用DMA进行数据转运，外设地址是ADC_DR寄存器，
• 外设寄存器地址不用自增，若自增，下次转运就跑到别的寄存器里了
• 存储器地址需要自增，没转运一个数据后，就往后挪，否则会把上次的数据覆盖掉

（3）两个站点的使用

• 如果是存储器到存储器的数据转运，需要把其中一个存储器的地址放在外设寄存器站点
• 外设寄存器只是个名字而已，可以写寄存器，如果写flash的地址，它就会去flash里找,写SRAM就会去SRAM里找
• 甚至可以两个站点换过来使用

（4）传输计数器

• 指定总共需要转运几次的，自减，例如写5，
• DMA就只能进行5次数据转运，每转运一次减1，为0时，不再转运，之前自增的地址，会恢复到起始位置

（5）自动重装器

• 传输计数器减到0之后，是否要自动恢复到最初的值
• 若不使用，5次后结束，若使用，5次后，数据等于0时，立马重装成5，决定了单次还是循环模式，即重装则为循环（扫描模式加连续转换），不重装为单次

（6）DMA的触发控制

• 触发就是决定DMA需要在什么时机进行转运的。触发源有硬件触发和软件触发，

• 由M2M参数决定，1为软件触发，0为硬件触发

  软件触发

• 以最快的速度，连续不断地触发DMA,争取早日把传输计数清0，完成这一轮转换（和循环模式同时使用，因为软件触发是清0，循环模式是清0后自动重装，同时用，DMA停不下来）

• 适用于存储器到存储器的转运，因为存储器到存储器的触发时软件启动、不需要时机、并且想尽快完成任务

  硬件触发

• 硬件触发源可以选择ADC、串口收到数据、定时时间到等等，所以需要硬件触发

• 硬件达到时机时，传一个信号，来触发DMA进行转运

• 开关控制，给DMA使能后，DMA就准备就绪，可以进行转运

（7）DMA进行转运的条件

1、开关控制，DMA_Cmd必须使能

2、传输计数器必须大于0

3、触发源必须有触发信号，触发一次转运一次，传输计数器自减一次。当传输计数器等于0，且没有自动重装时，这时无论是否触发，DMA都不会再进行转运了

• 此时就需要DMA_Cmd给DISABLE,关闭DMA,再为传输计数器写一个大于0的数，在DMA_Cmd给Elable开启DMA，DMA才能继续工作，注意下写传输计数器时
• 必须要先关闭DMA再进行，不能在DMA开启时写传输计数器，这是手册里的规定

（8）DMA选择映象

（9） 数据传输

小的写到大的，补0，大的写到小的，高位舍弃掉

8、数据转运+DMA

转运时，两边都要自增，要转运7次，所以传输计数器给7，自动重装暂时不需要，是存储器到存储器，要软件触发

（1）MyDMA.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
 
uint16_t MyDMA_Size;
 
void MyDMA_Init(uint32_t AddrA, uint32_t AddrB, uint16_t Size)
{
	
	MyDMA_Size = Size;
	
	//开启时钟
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
	
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	
	//外设地址的起始位置、数据宽度、是否自增
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = AddrA;
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;//字节
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Enable;//自增
	
	//存储器站点的起始地址、数据宽度、是否自增
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = AddrB;
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;//字节
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//自增
	
	//传输方向、缓冲区大小(即传输计数器)、传输模式（是否重装）
	//M2M选择是否存储器到存储器（软件触发和硬件触发）
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;//外设站点作为数据源——》存储器
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = Size;//外设数据宽度或者存储器的数据宽度
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;//正常模式（不循环，即不自动重装）
	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Enable;//软件触发
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;//优先级
	DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);//软件触发，通道可以任意选择
	//自动重装和软件触发不能同时使用，否则软件瘫痪
	
	
	//DMA转运：（1）传输计数器>0  （2）触发源由触发信号  （3）DMA使能
	
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);//此处使能，DMA初始化后立即使能
}
 
void MyDMA_Transfer(void)
{
	//重新给传输计数器赋值，赋值前要给DMA使能
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);
	DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1, MyDMA_Size);
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
	
	//等待转运完成（转运完成后，标志位置1，后要手动清楚标志位）
	while (DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1) == RESET);
	DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1);
}

(2)main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MyDMA.h"
 
uint8_t DataA[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};
uint8_t DataB[] = {0, 0, 0, 0};
 
int main(void)
{
	OLED_Init();
	
	MyDMA_Init((uint32_t)DataA, (uint32_t)DataB, 4);//4传输次数
	
	OLED_ShowString(1, 1, "DataA");
	OLED_ShowString(3, 1, "DataB");
	OLED_ShowHexNum(1, 8, (uint32_t)DataA, 8);
	OLED_ShowHexNum(3, 8, (uint32_t)DataB, 8);
		
	while (1)
	{
		DataA[0] ++;
		DataA[1] ++;
		DataA[2] ++;
		DataA[3] ++;
		
		OLED_ShowHexNum(2, 1, DataA[0], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 4, DataA[1], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 7, DataA[2], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 10, DataA[3], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 1, DataB[0], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 4, DataB[1], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 7, DataB[2], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 10, DataB[3], 2);
		
		Delay_ms(1000);
		
		MyDMA_Transfer();//数据会一个个转运，跟用for循环赋值的效果一样
		
		OLED_ShowHexNum(2, 1, DataA[0], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 4, DataA[1], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 7, DataA[2], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 10, DataA[3], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 1, DataB[0], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 4, DataB[1], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 7, DataB[2], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 10, DataB[3], 2);
 
		Delay_ms(1000);
	}
}

9、ADC扫描模式+DMA

触发后，7个通道依次进行AD转换，转换后的结果放在DC_DR数据寄存器中，在每个单独的通道转换完成后，进行一次DMA数据转运，并且目的地址进行自增，这样数据才不会覆盖

• 此时DMA的配置：
• 外设地址写着ADC_DR这个寄存器的地址
• 存储器的地址可以在SRAM中定一个数组ADValue
• 然后把ADValue的地址当做存储器的地址，之后数据宽度
• 因为ADValue和SRAM数组要的是unit16_t的数据,所以数据宽度都是16位的,即半字传输
• 外设地址不自增，存储器地址自增，传输方向为外设站点到存储器站点
• 传输计数器：计次7次，因为由7个通道
• 计数器是否自动重装，取决ADC的配置，ADC如果是单次扫描,DMA不自动重装，连续扫描，DMA就自动重装
• 在ADC启动下一轮转换的时候，DMA也启动下一轮的转运，ADC和DMA同步工作
• 触发选择：这里ADValue的值是在ADC单个通道转换完成后才会有效，所以转运DMA时机，需要和ADC单个通道转换完成同步,故DMA的触发要选择ADC的硬件触发
• 硬件触发：在每个单独的通道转换完成后，没有任何标志位也不会触发中断，程序不太好判断某一个通道转换完成的时间
• 但虽然单个通道转换完成后，不产生任何标志位和中断。但是可能会产生DMA请求，去触发DMA转运

(1)AD.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
 
uint16_t AD_Value[4];
 
void AD_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
	
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	//扫描4个通道，相当于点4个菜，菜单上的1~4号的空位，填上了0~3这4个通道
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5);
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, 3, ADC_SampleTime_55Cycles5);
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 4, ADC_SampleTime_55Cycles5);
		
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;//单次和连续都可以（ADC连续模式）
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;//扫描方式，告诉厨师点了多个菜，不要只盯着一个数看
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4;//点了四个菜，看前四个位置即可
	ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
	
	//当作服务员
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;//要DR寄存器低16位数据
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址不自增
	
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)AD_Value;
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//存储器地址自增
	
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;//外设站点时源
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4;
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;//（DMA循环模式，自动组装）
	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;//硬件触发（厨师把菜都做好了，才去端）
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;
	DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
	
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);//使能
	//因为是硬件触发，所以打开后，不会立即工作
	ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);//开启ADC到DMA的通道设定好了，而且自动运行，不需要判断标志位
	
	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
	
	ADC_ResetCalibration(ADC1);
	while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
	ADC_StartCalibration(ADC1);
	while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
	
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
	
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);//（连续模式，在初始化函数中写使能ADC的函数）
}
 
//连续加循环模式之后，当ADC触发之后,ADC连续转换，DMA循环转运，
//两者一直在工作，始终把最新的转换结果，刷新到SRAM数组中，要数据时，去数组中取
//硬件完成ADC扫描，节省CPU资源
//可以再加一个外设，比如定时器，ADC用单次扫描，再用定时器去定时触发，这样就是定时器触发ADC,ADC触发DMA,整个过程完全自动
//这是外设的合作
 
//若不是自动重装
/*
void AD_GetValue(void)
{
    //重新写传输计数器
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1,DISABLE);
	DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1,4);
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1,DISABLE);
	
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);//对ADC软件触发
	
    //转运总是在转换之后，等待DMA完成的代码
	while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1) == RESET);
	DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1);
}
*/

（2）main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "AD.h"
 
int main(void)
{
	OLED_Init();
	AD_Init();
	
	OLED_ShowString(1, 1, "AD0:");
	OLED_ShowString(2, 1, "AD1:");
	OLED_ShowString(3, 1, "AD2:");
	OLED_ShowString(4, 1, "AD3:");
	
	while (1)
	{
		//AD_GetValue();
		OLED_ShowNum(1, 5, AD_Value[0], 4);
		OLED_ShowNum(2, 5, AD_Value[1], 4);
		OLED_ShowNum(3, 5, AD_Value[2], 4);
		OLED_ShowNum(4, 5, AD_Value[3], 4);
		
		Delay_ms(100);
	}
}