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DMA介绍

DMA(Direct Memory Access) ：直接存储器存取，是单片机的一个外设

• 主要功能是用来搬数据，但是不需要占用 CPU，即在传输数据的时候， CPU 可以干其他的事情，好像是多线程一样。
  • 数据传输支持从外设到存储器或者存储器到存储器，这里的存储器可以是 SRAM 或者是 FLASH。
  • 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。

F407的DMA有多少数据流与通道？

F407开发指南28.1，P365。
STM32F4 最多有 2 个 DMA 控制器（DMA1 和 DMA2），共 16 个数据流（每个控制器 8 个），每一个 DMA 控制器都用于管理一个或多个外设的存储器访问请求。

• 每个数据流通道都有一个仲裁器，用于处理 DMA 请求间的优先级。

F407的DMA如何判定DMA请求的优先级？

F407开发指南28.1，P365。

DMA框图

• 注意上图中八个通道一个流，与上文所述一致。

F407的DMA源和目的的可选项？

F407开发指南，28.1，P366
这里特别注意一下，存储器到存储器需要外设接口可以访问存储器，而仅 DMA2 的外设接口可以访问存储器，所以仅 DMA2 控制器支持存储器到存储器的传输，DMA1 不支持。

F407DMA的主要特性

F407开发指南，28.1，P365

源与目的的方向配置

DMA必要性

定义一个变量
其中a存储在了全局变量区域，但是在RAM中。
第二行是将内存数据转移到串口的数据寄存器中。
当串口的数据寄存器接收到数据之后就会由串口外设自动发送出去
将数据从内存转移到外设寄存器中也是有CPU操作的。
一次转移大概需要1ms。如果是1万个，就需要10S。
对于单片机来说，10S种太长了。
因此，出现了DMA。

仲裁器

结合F407开发指南，28.1，P365讲仲裁器的部分

F407每个数据流对应请求映射

一对多的关系
DMA_SxCR 控制数据流到底使用哪一个通道，每个数据流有 8 个通道可供选择，每次只能选择其中一个通道进行 DMA 传输。

DMA结构

要注意的是 DMA2 只存在于大容量的单片机中。
DMA 控制器独立于内核，属于一个单独的外设，结构比较简单

STEM32的DMA 有 DMA1 和 DMA2 两个控制器， DMA1 有 7 个通道， DMA2 有 5 个通道，不同的 DMA 控制器的通道对应着不同的外设请求


其中 ADC3、 SDIO 和 TIM8 的 DMA 请求只在大容量产品中存在

DMA相关寄存器

DMA 中断状态寄存器（DMA_ISR）

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。
常用的是 TCIFx，即通道 DMA 传输完成与否的标志。

DMA 中断标志清除寄存器（DMA_IFCR）

DMA_IFCR 的各位就是用来清除 DMA_ISR 的对应位的，通过写 0 清除。因为DMA_ISR寄存器为只读寄存器，所以在这些位被置位之后，只能这样来清除。

DMA 通道 x 配置寄存器（DMA_CCRx）

该寄存器有1-7个
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。

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。

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。

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通道配置步骤

DMA传输原理

• 如果外设要想通过 DMA 来传输数据，必须先给 DMA 控制器发送 DMA 请求，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。
• DMA 收到请求信号之后，控制器会给外设一个应答信号，当外设应答后且 DMA 控制器收到应答信号之后，就会启动 DMA 的传输，直到传输完毕。
• 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。

我们要使用的是串口 1 的 DMA 传送，也就是要用到通道 4。

void MYDMA_Config(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx,u32 chx,u32 par,u32 mar,u16 ndtr)
{ DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;if((u32)DMA_Streamx>(u32)DMA2)//得到当前stream是属于DMA2还是DMA1{RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2,ENABLE);//DMA2时钟使能 }else {RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1,ENABLE);//DMA1时钟使能 }DMA_DeInit(DMA_Streamx);while (DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE){}//等待DMA可配置 /* 配置 DMA Stream */DMA_InitStructure.DMA_Channel = chx;  //通道选择DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = par;//DMA外设地址DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = mar;//DMA 存储器0地址DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral;//存储器到外设模式DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = ndtr;//数据传输量 DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设非增量模式DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//存储器增量模式DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;//外设数据长度:8位DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;//存储器数据长度:8位DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;// 使用普通模式 DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;//中等优先级DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;         DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;//存储器突发单次传输DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;//外设突发单次传输DMA_Init(DMA_Streamx, &DMA_InitStructure);//初始化DMA Stream} 
//开启一次DMA传输
//DMA_Streamx:DMA数据流,DMA1_Stream0~7/DMA2_Stream0~7 
//ndtr:数据传输量  
void MYDMA_Enable(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx,u16 ndtr)
{DMA_Cmd(DMA_Streamx, DISABLE);                      //关闭DMA传输 while (DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE){}	//确保DMA可以被设置  DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Streamx,ndtr);          //数据传输量  DMA_Cmd(DMA_Streamx, ENABLE);                      //开启DMA传输 
}	  

F407 使能DMA 时钟

	if((u32)DMA_Streamx>(u32)DMA2)//得到当前stream是属于DMA2还是DMA1{  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2,ENABLE);//DMA2时钟使能 }else {RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1,ENABLE);//DMA1时钟使能 }

DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx
可选项：

#define DMA1                ((DMA_TypeDef *) DMA1_BASE)
#define DMA1_Stream0        ((DMA_Stream_TypeDef *) DMA1_Stream0_BASE)
#define DMA1_Stream1        ((DMA_Stream_TypeDef *) DMA1_Stream1_BASE)
#define DMA1_Stream2        ((DMA_Stream_TypeDef *) DMA1_Stream2_BASE)
#define DMA1_Stream3        ((DMA_Stream_TypeDef *) DMA1_Stream3_BASE)
#define DMA1_Stream4        ((DMA_Stream_TypeDef *) DMA1_Stream4_BASE)
#define DMA1_Stream5        ((DMA_Stream_TypeDef *) DMA1_Stream5_BASE)
#define DMA1_Stream6        ((DMA_Stream_TypeDef *) DMA1_Stream6_BASE)
#define DMA1_Stream7        ((DMA_Stream_TypeDef *) DMA1_Stream7_BASE)
#define DMA2                ((DMA_TypeDef *) DMA2_BASE)
#define DMA2_Stream0        ((DMA_Stream_TypeDef *) DMA2_Stream0_BASE)
#define DMA2_Stream1        ((DMA_Stream_TypeDef *) DMA2_Stream1_BASE)
#define DMA2_Stream2        ((DMA_Stream_TypeDef *) DMA2_Stream2_BASE)
#define DMA2_Stream3        ((DMA_Stream_TypeDef *) DMA2_Stream3_BASE)
#define DMA2_Stream4        ((DMA_Stream_TypeDef *) DMA2_Stream4_BASE)
#define DMA2_Stream5        ((DMA_Stream_TypeDef *) DMA2_Stream5_BASE)
#define DMA2_Stream6        ((DMA_Stream_TypeDef *) DMA2_Stream6_BASE)
#define DMA2_Stream7        ((DMA_Stream_TypeDef *) DMA2_Stream7_BASE)

DAM复位

DMA_DeInit(DMA_Streamx);
可选项同上。

F407 DMA通道参数

void DMA_Init(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct)

函数的第一个参数是指定初始化的 DMA 通道号
第二个参数是通过初始化结构体成员变量值来达到初始化的目的

typedef struct
{
uint32_t DMA_Channel;
uint32_t DMA_PeripheralBaseAddr;
uint32_t DMA_Memory0BaseAddr;
uint32_t DMA_DIR;
uint32_t DMA_BufferSize;
uint32_t DMA_PeripheralInc;
uint32_t DMA_MemoryInc;
uint32_t DMA_PeripheralDataSize;
uint32_t DMA_MemoryDataSize;
uint32_t DMA_Mode;
uint32_t DMA_Priority;
uint32_t DMA_FIFOMode;
uint32_t DMA_FIFOThreshold;
uint32_t DMA_MemoryBurst;
uint32_t DMA_PeripheralBurst;
}DMA_InitTypeDef;

DMA_Channel

用来设置 DMA 数据流对应的通道。

• 可供每个数据流选择的通道请求多达 8 个，取值范围为：DMA_Channel_0~ DMA_Channel_7。

#define DMA_Channel_0                     ((uint32_t)0x00000000)
#define DMA_Channel_1                     ((uint32_t)0x02000000)
#define DMA_Channel_2                     ((uint32_t)0x04000000)
#define DMA_Channel_3                     ((uint32_t)0x06000000)
#define DMA_Channel_4                     ((uint32_t)0x08000000)
#define DMA_Channel_5                     ((uint32_t)0x0A000000)
#define DMA_Channel_6                     ((uint32_t)0x0C000000)
#define DMA_Channel_7                     ((uint32_t)0x0E000000)

DMA_PeripheralBaseAddr

用来设置 DMA 传输的外设基地址

u8 SendBuff[SEND_BUF_SIZE];	//发送数据缓冲区
(u32)&USART1->DR
(u32)SendBuff

DMA_Memory0BaseAddr

内存基地址，也就是我们存放 DMA 传输数据的内存地址。

DMA_DIR

设置数据传输方向，决定是从外设读取数据到内存还送从内存读取数据发送到外设，也就是外设是源地还是目的地。

#define DMA_DIR_PeripheralToMemory        ((uint32_t)0x00000000)
#define DMA_DIR_MemoryToPeripheral        ((uint32_t)0x00000040) 
#define DMA_DIR_MemoryToMemory            ((uint32_t)0x00000080)

何为外设？
外设指的是单片机外部的外围功能模块，STM32的基本外设有：GPIO（基本输入输出接口），Timer/Counter(定时器和计数器)，USART（串行收发处理器），I2C（串行总线），SPI（串行外设接口，使用SPI协议，可能能直接通过串口控制外设），I2S（集成电路的内置音频总线），SD卡接口（闪存卡接口），SDIO（和usb相似，兼容SD卡，可以接wifi模块），USB接口

DMA_BufferSize

设置一次传输数据量的大小，这个很容易理解。

const u8 TEXT_TO_SEND[]={"ALIENTEK Explorer STM32F4 DMA 串口实验"};	#define SEND_BUF_SIZE 8200	//发送数据长度,最好等于sizeof(TEXT_TO_SEND)+2的整数倍.

sizeof看这里

DMA_PeripheralInc

设置传输数据的时候外设地址是不变还是递增。如果设置为递增，那么下一次传输的时候地址加 1

#define DMA_PeripheralInc_Enable          ((uint32_t)0x00000200)
#define DMA_PeripheralInc_Disable         ((uint32_t)0x00000000)

• 因为我们是一直往固定外设地址&USART1->DR发送数据，所以地址不递增，值为 DMA_PeripheralInc_Disable；

DMA_MemoryInc

设置传输数据时候内存地址是否递增。这个参数DMA_PeripheralInc 意思接近，只不过针对的是内存。

#define DMA_MemoryInc_Enable              ((uint32_t)0x00000400)
#define DMA_MemoryInc_Disable             ((uint32_t)0x00000000)

• 场景是将内存中连续存储单元的数据发送到串口，毫无疑问内存地址是需要递增的，所以值为 DMA_MemoryInc_Enable。

DMA_PeripheralDataSize

DMA_PeripheralDataSize 用来设置外设的数据长度是为字节传输（8bits），半字传输(16bits)还是字传输 (32bits)

#define DMA_PeripheralDataSize_Byte       ((uint32_t)0x00000000) 
#define DMA_PeripheralDataSize_HalfWord   ((uint32_t)0x00000800) 
#define DMA_PeripheralDataSize_Word       ((uint32_t)0x00001000)

这里我们是 8 位字节传输，所以 值设置为DMA_PeripheralDataSize_Byte。

DMA_MemoryDataSize

是用来设置内存的数据长度，和第七个参数意思接近

#define DMA_MemoryDataSize_Byte           ((uint32_t)0x00000000) 
#define DMA_MemoryDataSize_HalfWord       ((uint32_t)0x00002000) 
#define DMA_MemoryDataSize_Word           ((uint32_t)0x00004000)

DMA_Mode

用来设置 DMA 模式是否循环采集

#define DMA_Mode_Normal                   ((uint32_t)0x00000000) 
#define DMA_Mode_Circular                 ((uint32_t)0x00000100)

• 比如我们要从内存中采集 64 个字节发送到串口，如果设置为重复采集，那么它会在 64 个字节采集完成之后继续从内存的第一个地址采集，如此循环。如果设置此参数为循环采集，那么你会看到串口不停的打印数据，不会中断

• 如果设置为一次连续采集完成之后不循环。所以设置值为 DMA_Mode_Normal。

DMA_Priority

用来设置 DMA 通道的优先级，有低，中，高，超高三种模式。
假设有多个数据流开启（最多 8 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数据流的 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）。
• 一般选择Medium就可以了。

#define DMA_Priority_Low                  ((uint32_t)0x00000000)
#define DMA_Priority_Medium               ((uint32_t)0x00010000) 
#define DMA_Priority_High                 ((uint32_t)0x00020000)
#define DMA_Priority_VeryHigh             ((uint32_t)0x00030000)

DMA_FIFOMode

用来设置是否开启 FIFO 模式。这里我们不开启所以选择DMA_FIFOMode_Disable。

#define DMA_FIFOMode_Disable              ((uint32_t)0x00000000) 
#define DMA_FIFOMode_Enable               ((uint32_t)0x00000004)

DMA_FIFOThreshold

用来选择 FIFO 阈值。根据前面讲解可以为 FIFO 容量的1/4,1/2,3/4 以及 1 倍。

#define DMA_FIFOThreshold_1QuarterFull    ((uint32_t)0x00000000)
#define DMA_FIFOThreshold_HalfFull        ((uint32_t)0x00000001) 
#define DMA_FIFOThreshold_3QuartersFull   ((uint32_t)0x00000002)
#define DMA_FIFOThreshold_Full            ((uint32_t)0x00000003)

DMA_MemoryBurst

用来配置存储器突发传输配置。
可以选择为

• 4 个节拍的增量突发传输 DMA_MemoryBurst_INC4
• 8 个节拍的增量突发传输 DMA_MemoryBurst_INC8
• 16 个街拍的增量突发传输 DMA_MemoryBurst_INC16
• 单次传输 DMA_MemoryBurst_Single。

MBURST：存储器突发传输配置 (Memory burst transfer configuration)
这些位将由软件置 1 和清零。
00：单次传输
01： INCR4（ 4 个节拍的增量突发传输）
10： INCR8（ 8 个节拍的增量突发传输）
11： INCR16（ 16 个节拍的增量突发传输）
这些位受到保护，只有 EN 为“0”时才可以写入
在直接模式中，当位 EN =“1”时，这些位由硬件强制置为 0x0。

当使用内部 FIFO 时，源和目标数据的数据宽度可以通过DMA_SxCR 寄存器的 PSIZE 和 MSIZE 位（可以是 8、16 或32 位）编程。
当 PSIZE 和 MSIZE 不相等时

DMA 控制器可以产生单次传输或 4 个、8 个和 16 个节拍的增量突发传输。

• 配置时使用 DMA_SxCR 寄存器中的MBURST[1:0] 和 PBURST[1:0] 位。
• 突发大小指示突发中的节拍数，而不是传输的字节数。
• 为确保数据一致性，形成突发的每一组传输都不可分割：在突发传输序列期间，AHB 传输会锁定，并且 AHB 总线矩阵的仲裁器不解除对 DMA 主总线的授权。

当 AHB 外设端口被配置为单次传输时，根据 DMA_SxCR 寄存器 PSIZE[1:0] 位的值，每个 DMA 请求产生一次字节、半字或字的数据传输。
当 AHB 外设端口被配置为突发传输时，根据 DMA_SxCR 寄存器 PBURST[1:0] 和PSIZE[1:0] 位的值，每个 DMA 请求相应地生成 4 个、8 个或 16 个节拍的字节、半字或字的传输。

• 在直接模式下，数据流只能生成单次传输，而 MBURST[1:0] 和 PBURST[1:0] 位由硬件强制配置。

注意： 仅在使能指针递增模式时允许突发模式：
— 当 PINC 位为“ 0 ”时，也应将 PBURST 位清为“ 00 ”
— 当 MINC 位为“ 0 ”时，也应将 MBURST 位清为“ 00 ”

DMA_PeripheralBurst

用来配置外设突发传输配置。跟前面一个参数DMA_MemoryBurst 作用类似，只不过一个针对的是存储器，一个是外设。

/* 配置 DMA Stream */
DMA_InitStructure.DMA_Channel = chx; //通道选择
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = par;//DMA 外设地址
DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = mar;//DMA 存储器 0 地址
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral;//存储器到外设模式
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = ndtr;//数据传输量
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
//外设非增量模式
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//存储器增量模式
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
//外设数据长度:8 位
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
//存储器数据长度:8 位
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;// 使用普通模式
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;//中等优先级
DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;//单次传输
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;
//外设突发单次传输
DMA_Init(DMA_Streamx, &DMA_InitStructure);//初始化 DMA Stream

使能串口DMA发送

进行 DMA 配置之后，我们就要开启串口的 DMA 发送功能，使用的函数是：

USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);

如果是要使能串口 DMA 接受，那么第二个参数修改为 USART_DMAReq_Rx 即可。

使能DMA1 通道4 ，启动传输

使能串口 DMA 发送之后，我们接着就要使能 DMA 传输通道：

DMA_Cmd(DMA_CHx, ENABLE);

通过以上 3 步设置，我们就可以启动一次 USART1 的 DMA 传输了。

F407使能 DMA2数据流7，启动传输

使能 DMA 数据流的函数为：
void DMA_Cmd(DMA_Stream_TypeDef* DMAy_Streamx, FunctionalState NewState)
使能 DMA2_Stream7，启动传输的方法为：

DMA_Cmd （DMA2_Stream7，ENABLE）;

通过以上 4 步设置，我们就可以启动一次 USART1 的 DMA 传输了。

查询 DMA 传输状态

在 DMA 传输过程中，我们要查询 DMA 传输通道的状态，使用的函数是：

FlagStatus DMA_GetFlagStatus(uint32_t DMAy_FLAG)

比如我们要查询 DMA 通道 4 传输是否完成，方法是：

DMA_GetFlagStatus(DMA2_FLAG_TC4);

这里还有一个比较重要的函数就是获取当前剩余数据量大小的函数：

uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx)

比如我们要获取 DMA 通道 4 还有多少个数据没有传输，方法是：

DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel4);

F407查询

在 DMA 传输过程中，我们要查询 DMA 传输通道的状态，使用的函数是：

FlagStatus DMA_GetFlagStatus(uint32_t DMAy_FLAG)

比如我们要查询 DMA 数据流 7 传输是否完成，方法是：

DMA_GetFlagStatus(DMA2_Stream7,DMA_FLAG_TCIF7);

这里还有一个比较重要的函数就是获取当前剩余数据量大小的函数：

uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Stream_TypeDef* DMAy_Streamx);

比如我们要获取 DMA 数据流 7 还有多少个数据没有传输，方法是：

DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel4);

同样，我们也可以设置对应的 DMA 数据流传输的数据量大小,函数为：

void DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Stream_TypeDef* DMAy_Streamx, uint16_t Counter);

DMA 相关的库函数我们就讲解到这里，大家可以查看固件库中文手册详细了解。