什么是DMA? STM32如何配置DMA？

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一、DMA简介

1、DMA简介

DMA(Direct Memory Access：直接内存存取)是一种可以大大减轻CPU工作量的数据转移方式。 CPU有转移数据、计算、控制程序转移等很多功能，但其实转移数据（尤其是转移大量数据）是 可以不需要CPU参与 。比如希望外设A的数据拷贝到外设B，只要给两种外设提供一条数据通路，再加上一些控制转移的部件就可以完成数据的拷贝。 DMA就是基于以上设想设计的，它的作用就是解决大量数据转移过度消耗CPU资源的问题。有了DMA使CPU更专注于更加实用的操作–计算、控制等。

2、DMA的工作原理

DMA的作用就是实现数据的直接传输，而去掉了传统数据传输需要CPU寄存器参与的环节 ，主要涉及四种情况的数据传输，但本质上是一样的，都是从内存的某一区域传输到内存的另一区域（外设的数据寄存器本质上就是内存的一个存储单元）。四种情况的数据传输如下：

外设到内存

内存到外设

内存到内存

外设到外设 当用户将参数设置好，主要涉及 源地址 、 目标地址 、 传输数据量 这三个，DMA控制器就会启动数据传输，传输的终点就是剩余传输数据量为0（循环传输不是这样的）。换句话说只要剩余传输数据量不是0，而且DMA是启动状态，那么就会发生数据传输。

3、DMA是否影响CPU的运行

在X86架构系统中，当DMA运作时（假设我们从磁盘拷贝一个文件到U盘），DMA实际上会占用系统总线周期中的一部分时间。也就是说，在DMA未开启前，系统总线可能完全被CPU使用；当DMA开启后，系统总线要为DMA分配一定的时间，以保证DMA和CPU同时运作。那么显然，DMA会降低CPU的运行速度。 在STM32控制器中，芯片采用Cortex-M3架构，总线结构有了很大的优化，DMA占用另外的总线，并不会与CPU的系统总线发生冲突。也就是说，DMA的使用不会影响CPU的运行速度。

二、STM32的DMA结构

1、DMA的主要特性

● 12个 独立的可配置的通道(请求)DMA1有7个通道，DMA2 有5个通道

● 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 下面为功能框图：

2、两个DMA控制器结构

① DMA1 controller

② DMA2 controller

3、DMA寄存器列表

① 中断类

DMA_ISR：　　DMA中断状态寄存器 DMA_IFCR:　　DMA中断标志位清除寄存器 说明：DMA1、DMA2分别有一组寄存器。

② 控制传输类

DMA_CCRx:　　　DMA通道x配置寄存器 DMA_CNDTRx:　 DMA通道x数据数量寄存器 DMA_CPARx:　　 DMA通道x外设地址寄存器 DMA_CMARx:　　DMA通道x内存地址寄存器 说明：

每一个通道都有一组寄存器。

DMA_CPARx、DMA_CMARx是没有差别的，它们都可以存放外设的地址、内存的地址。DMA_CPARx、DMA_CMARx只不过起得名字有差别而已。

4、STM32的DMA工作特点

① DMA进行数据传输的必要条件

剩余传输数据量大于0，DMA通道传输使能通道上DMA数据传输有事件请求前两者都好理解，对于第三点确实需要详细的解释，请看下边的三条。

② 外设到XX方向的传输

假设是ADC到存储器的数据传输，显然ADC的DMA传输的源地址是ADC的数据寄存器。并不是说只要DMA通道传输使能后，就立即进行数据传输。只有当一次ADC转化完成，ADC的DMA通道的传输事件有效，DMA才会从ADC的数据寄存器读出数据，写入目的地址。当DMA在读取ADC的数据寄存器时，同时使ADC的DMA通道传输事件无效。显然，要等到下一次ADC转换完成后，才能启动再一次的数据传输。

③存储器对XX的DMA传输

因为数据是准备好的，不像ADC还需要等待数据到位。所以，不需要对应通道的事件。只要使能DMA数据传输就一直传输，直到达到设定的传输量。

example: 1.内存到内存， DMA传输请求一直有效 2.内存到串口， DMA传输请求一直有效 一种解释： 存储器对存储器的置位，就相当于相应通道的事件有效。对应通道的事件有效和存储器对存储器的置位，就是传输的触发位。每次传输的事件置位一次，完成一次传输。如果是由外设引发的DMA传输，则传输完成后，相应传输事件会置为无效，而存储器对存储器的传输，则一次传输完成后，相应事件一直有效，直至完成设定的传输量。

④外设以DMA方式工作时，能否再以软件方式进行操作？ 有一点是肯定的，当外设以DMA方式正在数据传输时，不可能再相应CPU的软件控制命令，否则这不符合逻辑。 但是，倘若外设仅仅配置成DMA工作方式，但是DMA请求并未产生，数据传输并没有进行。此时，软件控制命令仍然能够对外设进行控制。这是笔者在串口以DMA方式发送数据情形下，所得到的测试结论。

总结：
每个通道都可以在有固定地址的外设寄存器和存储器地址之间执行DMA传输。DMA传输的数据
量是可编程的，最大达到65535。包含要传输的数据项数量的寄存器，在每次传输后递减。
可编程的数据量
外设和存储器的传输数据量可以通过DMA_CCRx寄存器中的PSIZE和MSIZE位编程。
指针增量
通过设置DMA_CCRx寄存器中的PINC和MINC标志位，外设和存储器的指针在每次传输后可以
有选择地完成自动增量。当设置为增量模式时，下一个要传输的地址将是前一个地址加上增量
值，增量值取决与所选的数据宽度为1、2或4。第一个传输的地址是存放在DMA_CPARx
/DMA_CMARx寄存器中地址。在传输过程中，这些寄存器保持它们初始的数值，软件不能改变
和读出当前正在传输的地址(它在内部的当前外设/存储器地址寄存器中)。
当通道配置为非循环模式时，传输结束后(即传输计数变为0)将不再产生DMA操作。要开始新的
DMA传输，需要在关闭DMA通道的情况下，在DMA_CNDTRx寄存器中重新写入传输数目。
在循环模式下，最后一次传输结束时，DMA_CNDTRx寄存器的内容会自动地被重新加载为其初
始数值，内部的当前外设/存储器地址寄存器也被重新加载为DMA_CPARx/DMA_CMARx寄存器设定的初始基地址。

通道配置过程

下面是配置DMA通道x的过程(x代表通道号)：

1. 在DMA_CPARx寄存器中设置外设寄存器的地址。发生外设数据传输请求时，这个地址将
   是数据传输的源或目标。
2. 在DMA_CMARx寄存器中设置数据存储器的地址。发生外设数据传输请求时，传输的数
   据将从这个地址读出或写入这个地址。
3. 在DMA_CNDTRx寄存器中设置要传输的数据量。在每个数据传输后，这个数值递减。
4. 在DMA_CCRx寄存器的PL[1:0]位中设置通道的优先级。
5. 在DMA_CCRx寄存器中设置数据传输的方向、循环模式、外设和存储器的增量模式、外设和存储器的数据宽度、传输一半产生中断或传输完成产生中断。
6. 设置DMA_CCRx寄存器的ENABLE位，启动该通道。
   一旦启动了DMA通道，它既可响应连到该通道上的外设的DMA请求。
   当传输一半的数据后，半传输标志(HTIF)被置1，当设置了允许半传输中断位(HTIE)时，将产生一个中断请求。在数据传输结束后，传输完成标志(TCIF)被置1，当设置了允许传输完成中断位(TCIE)时，将产生一个中断请求

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