【Alientek STM32 实验15】--DMA实验

张洋 · 发表于 2010-12-14 23:18:50

3.15 DMA实验

这一节我们将向大家介绍STM32的DMA。本节将利用STM32的DMA来实现串口数据传送，并在TFTLCD模块上显示当前的传送进度。本节分为如下几个部分：

3.15.1 STM32 DMA简介

3.15.2 硬件设计

3.15.3 软件设计

3.15.4 下载与测试

3.15.1 STM32 DMA简介

DMA，全称为：Direct Memory Access，即直接存储器访问。DMA传输方式无需CPU直接控制传输，也没有中断处理方式那样保留现场和恢复现场的过程，通过硬件为RAM与I/O设备开辟一条直接传送数据的通路，能使CPU的效率大为提高。

STM32最多有2个DMA控制器（DMA2仅存在大容量产品中），DMA1有7个通道。DMA2有5个通道。每个通道专门用来管理来自于一个或多个外设对存储器访问的请求。还有一个仲裁起来协调各个DMA请求的优先权。

STM32的DMA有以下一些特性：

●每个通道都直接连接专用的硬件DMA请求，每个通道都同样支持软件触发。这些功能通过软件来配置。

●在七个请求间的优先权可以通过软件编程设置(共有四级：很高、高、中等和低)，假如在相等优先权时由硬件决定(请求0优先于请求1，依此类推) 。

●独立的源和目标数据区的传输宽度(字节、半字、全字)，模拟打包和拆包的过程。源和目标地址必须按数据传输宽度对齐。

●支持循环的缓冲器管理

●每个通道都有3个事件标志(DMA 半传输，DMA传输完成和DMA传输出错)，这3个事件标志逻辑或成为一个单独的中断请求。

●存储器和存储器间的传输

●外设和存储器，存储器和外设的传输

●闪存、SRAM、外设的SRAM、APB1 APB2和AHB外设均可作为访问的源和目标。

●可编程的数据传输数目：最大为65536

STM32F103RBT6只有1个DMA控制器，DMA1，下面我们就针对DMA1进行介绍。

从外设（TIMx、ADC、SPIx、I2Cx和USARTx）产生的DMA请求，通过逻辑或输入到DMA控制器，这就意味着同时只能有一个请求有效。外设的DMA请求，可以通过设置相应的外设寄存器中的控制位，被独立地开启或关闭。

DMA1各通道一览表：

表3.15.1.1 DMA1个通道一览表

这里解释一下上面说的逻辑或，例如通道1的几个DMA1请求（ADC1、TIM2_CH3、TIM4_CH1），这几个是通过逻辑或到通道1的，这样我们在同一时间，就只能使用其中的一个。其他通道也是类似的。

这里我们要使用的是串口1的DMA传送，也就是要用到通道4。接下来，我们介绍一下DMA设置相关的几个寄存器。

第一个是DMA中断状态寄存器（DMA_ISR）。该寄存器的各位描述如下：

图3.15.1.1 寄存器DMA_ISR各位描述

我们如果开启了DMA_ISR中这些中断，在达到条件后就会跳到中断服务函数里面去，即使没开启，我们也可以通过查询这些位来获得当前DMA传输的状态。这里我们常用的是TCIFx，即通道DMA传输完成与否的标志。注意此寄存器为只读寄存器，所以在这些位被置位之后，只能通过其他的操作来清除。

第二个是DMA中断标志清除寄存器（DMA_IFCR）。该寄存器的各位描述如下：

图3.15.1.2寄存器DMA_IFCR各位描述

DMA_IFCR的各位就是用来清除DMA_ISR的对应位的，通过写0清除。在DMA_ISR被置位后，我们必须通过向该位寄存器对应的位写入0来清除。

第三个是DMA通道x配置寄存器（DMA_CCRx）（x=1~7，下同）。该寄存器的我们在这里就不贴出来了，见《STM32参考手册》第108页9.4.3一节。该寄存器控制着DMA的很多相关信息，包括数据宽度、外设及存储器的宽度、通道优先级、增量模式、传输方向、中断允许、使能等都是通过该寄存器来设置的。所以DMA_CCRx是DMA传输的核心控制寄存器。

第四个是DMA通道x传输数据量寄存器（DMA_CNDTRx）。这个寄存器控制DMA通道x的每次传输所要传输的数据量。其设置范围为0~65535。并且该寄存器的值会随着传输的进行而减少，当该寄存器的值为0的时候就代表此次数据传输已经全部发送完成了。所以可以通过这个寄存器的值来知道当前DMA传输的进度。

第五个是DMA通道x的外设地址寄存器（DMA_CPARx）。该寄存器用来存储STM32外设的地址，比如我们使用串口1，那么该寄存器必须写入0x40013804（其实就是&USART1_DR）。如果使用其他外设，就修改成相应外设的地址就行了。

最后一个是DMA通道x的存储器地址寄存器（DMA_CMARx），该寄存器和DMA_CPARx差不多，但是是用来放存储器的地址的。比如我们使用SendBuf[5200]数组来做存储器，那么我们在DMA_CMARx中写入&SendBuff就可以了。

DMA相关寄存器就为大家介绍到这里，此节我们要用到串口1的发送，属于DMA1的通道4，接下来我们就介绍下DMA1通道4的配置步骤：

1）设置外设地址。

设置外设地址通过DMA1_CPAR4来设置，我们只要在这个寄存器里面写入&USART1_DR的值就可以了。该地址将作为DMA传输的目标地址。

2）设置存储器地址。

设置存储器地址，我们通过DMA1_CMAR4来设置，假设我们要把数组SendBuf作为存储器，那么我们在该寄存器写入&SendBuf就可以了。该地址将作为DMA传输的源地址。

3）设置传输数据量。

通过DMA1_CNDTR4来设置DMA1通道4的数据传输量，这里面写入此次你要传输的数据量就可以了，也就是SendBuf的大小。该寄存器的数值将在DMA启动后自减，每次新的DMA传输，都重新向该寄存器写入要传输的数据量。

4）设置通道4的配置信息。

配置信息通过DMA1_CCR4来设置。这里我们设置存储器和外设的数据位宽均为8，且模式是存储器到外设的存储器增量模式。优先级可以随便设置，因为我们只有一个通道被开启了。假设有多个通道开启（最多7个），那么就要设置优先级了，DMA仲裁器将根据这些优先级的设置来决定先执行那个通道的DMA。优先级越高的，越早执行，当优先级相同的时候，根据硬件上的编号来决定哪个先执行（编号越小越优先）。

5）使能DMA1通道4，启动传输。

在以上配置都完成了之后，我们就使能DMA1_CCR4的最低位开启DMA传输，这里注意要设置USART1的使能DMA传输位，通过USART1->CR3的第七位设置。

通过以上5步设置，我们就可以启动一次USART1的DMA传输了。

3.15.2 硬件设计

这一节我们将利用外部按键KEY0来控制DMA的传送，每按一次KEY0，DMA就传送一次数据到USART1，然后在TFTLCD模块上显示进度等信息。DS0还是用来做为程序运行的指示灯。

这里我们使用到的硬件资源如下：

1)按键KEY0。

2)指示灯DS0。

3)TFTLCD液晶显示模块。

这些硬件的电路连接，我们在前面都介绍过了，请大家参阅前面的章节。

3.15.3 软件设计

打开上一节的工程，首先在HARDWARE文件夹下新建一个DMA的文件夹。然后新建一个dma.c的文件和dma.h的头文件，保存在DMA文件夹下，并将DMA文件夹加入头文件包含路径。

打开dma.c文件，输入如下代码：

#include "dma.h"

//Mini STM32开发板

//DMA驱动代码

//正点原子@ALIENTEK

//2010/6/7

u16 DMA1_MEM_LEN;//保存DMA每次数据传送的长度

//DMA1的各通道配置

//这里的传输形式是固定的,这点要根据不同的情况来修改

//从存储器->外设模式/8位数据宽度/存储器增量模式

//DMA_CHxMA通道CHx

//cpar:外设地址

//cmar:存储器地址

//cndtr:数据传输量

void MYDMA_Config(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx,u32 cpar,u32 cmar,u16 cndtr)

{

u32 DR_Base; //做缓冲用,不知道为什么.非要不可

RCC->AHBENR|=1<<0;//开启DMA1时钟

DR_Base=cpar;

DMA_CHx->CPAR=DR_Base; //DMA1 外设地址

DMA_CHx->CMAR=(u32)cmar; //DMA1,存储器地址

DMA1_MEM_LEN=cndtr; //保存DMA传输数据量

DMA_CHx->CNDTR=cndtr; //DMA1,传输数据量

DMA_CHx->CCR=0X00000000;//复位

DMA_CHx->CCR|=1<<4; //从存储器读

DMA_CHx->CCR|=0<<5; //普通模式

DMA_CHx->CCR|=0<<6; //外设地址非增量模式

DMA_CHx->CCR|=1<<7; //存储器增量模式

DMA_CHx->CCR|=0<<8; //外设数据宽度为8位

DMA_CHx->CCR|=0<<10; //存储器数据宽度8位

DMA_CHx->CCR|=1<<12; //中等优先级

DMA_CHx->CCR|=0<<14; //非存储器到存储器模式

}

//开启一次DMA传输

void MYDMA_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx)

{

DMA_CHx->CCR&=~(1<<0); //关闭DMA传输

DMA_CHx->CNDTR=DMA1_MEM_LEN; //DMA1,传输数据量

DMA_CHx->CCR|=1<<0; //开启DMA传输

}

该部分代码仅仅2个函数，MYDMA_Config函数，基本上就是按照我们上面介绍的步骤来初始化DMA的，该函数在外部只能修改通道、源地址、目标地址和传输数据量等几个参数，跟多的其他设置只能在该函数内部修改。

MYDMA_Enable函数用来产生一次DMA传输，该函数每执行一次，DMA就发送一次。

保存dma.c，并把dma.c加入到HARDWARE组下，接下来打开dma.h，输入如下内容：

#ifndef __DMA_H

#define __DMA_H

#include "sys.h"

//Mini STM32开发板

//DMA驱动代码

//正点原子@ALIENTEK

//2010/6/7

void MYDMA_Config(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx,u32 cpar,u32 cmar,u16 cndtr);//配置DMA1_CHx

void MYDMA_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx);//使能DMA1_CHx

#endif

保存dma.h，最后我们在test.c里面修改main函数如下：

u8 SendBuff[5200];

const u8 TEXT_TO_SEND[]={"ALIENTEK MiniSTM32 DMA 串口实验"};

int main(void)

{

u16 i;

u8 t=0;

u8 j,mask=0;

float pro=0;//进度

Stm32_Clock_Init(9);//系统时钟设置

delay_init(72); //延时初始化

uart_init(72,9600); //串口1初始化

LED_Init();

KEY_Init();

LCD_Init();

MYDMA_Config(DMA1_Channel4,(u32)&USART1->DR,(u32)SendBuff,5200);//DMA1通道4,外设为串口1,存储器为SendBuff,长度5200.

POINT_COLOR=RED;//设置字体为蓝色

LCD_ShowString(60,50,"Mini STM32");

LCD_ShowString(60,70,"DMA USART TEST");

LCD_ShowString(60,90,"ATOM@ALIENTEK");

LCD_ShowString(60,110,"2010/6/7");

LCD_ShowString(60,130,"Press KEY0 To Start");

j=sizeof(TEXT_TO_SEND);

for(i=0;i<5200;i++)//填充ASCII字符集数据

{

if(t>=j)//加入换行符

{

if(mask)

{

SendBuff=0x0a;

                       t=0;

                 }else

                 {

                       SendBuff=0x0d;

                       mask++;

                 }

          }else//复制TEXT_TO_SEND语句

          {

                 mask=0;

                 SendBuff=TEXT_TO_SEND[t];

                 t++;

          }

    }

   POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色

   i=0;

   while(1)

   {

          t=KEY_Scan();

          if(t==1)//KEY0按下

          {

                 LCD_ShowString(60,150,"Start Transimit....");

                 LCD_ShowString(60,170,"   %");//显示百分号

                 printf("\n\nDMA DATA:\n");

             USART1->CR3=1<<7;          //使能串口1的DMA发送

                 MYDMA_Enable(DMA1_Channel4);//开始一次DMA传输！

             //等待DMA传输完成，此时我们来做另外一些事，点灯

             //实际应用中，传输数据期间，可以执行另外的任务

             while(1)

             {

                       if(DMA1->ISR&(1<<13))//等待通道4传输完成

                       {

                              DMA1->IFCR|=1<<13;//清除通道4传输完成标志

                              break;

                 }

                       pro=DMA1_Channel4->CNDTR;//得到当前还剩余多少个数据

                       pro=1-pro/5200;//得到百分比

                       pro*=100;      //扩大100倍

                       LCD_ShowNum(60,170,pro,3,16);

             }

                 LCD_ShowNum(60,170,100,3,16);//显示100%

                 LCD_ShowString(60,150,"Transimit Finished!");//提示传送完成

          }

          i++;

          delay_ms(1);

          if(i==200)

          {

                 LED0=!LED0;//提示系统正在运行

                 i=0;

          }

   }

}

至此，DMA串口传输的软件设计就完成了。

3.15.4 下载与测试

在代码编译成功之后，我们通过下载代码到ALIENTEK MiniSTM32开发板上，可以看到LCD显示如下内容：

图13.15.4.1 DMA串口实验实物测试图

伴随DS0的不停闪烁，提示程序在运行。我们打开串口调试助手，然后按KEY0，可以看到串口显示如下内容：

图13.15.4.2    串口收到的数据内容

同时可以看到TFTLCD上显示了进度等信息，如下图所示：

13.15.4.3 DMA串口数据传输中

至此，我们整个DMA串口实验就结束了，希望大家通过这节的学习，掌握STM32DMA的使用。