stm32 DMA數(shù)據(jù)搬運(yùn) 操作寄存器+庫函數(shù)
加入技術(shù)交流群
一個(gè)完整的微控制器通常由CPU、存儲(chǔ)器和外設(shè)等組件構(gòu)成。這些組件一般在結(jié)構(gòu)和功能上都是獨(dú)立的，而各個(gè)組件的協(xié)調(diào)和交互就由CPU完成。如此一來，CPU作為整個(gè)芯片的核心，其處理的工作量是很大的。如果CPU先從A外設(shè)拿到一個(gè)數(shù)據(jù)送給B外設(shè)使用，同時(shí)C外設(shè)又需要D外設(shè)提供一個(gè)數(shù)據(jù)。。。這樣的數(shù)據(jù)搬運(yùn)工作將使CPU的負(fù)荷顯得相當(dāng)繁重。
嚴(yán)格的說，搬運(yùn)數(shù)據(jù)只是CPU的比較不重要的一種工作。CPU最重要的工作室進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，從加減乘除到一些高級(jí)的運(yùn)算，包括浮點(diǎn)、積分、微分、FFT等。CPU還需要負(fù)責(zé)復(fù)雜的中斷申請(qǐng)和響應(yīng)，以保證芯片的實(shí)時(shí)性能。
理論上常見的控制外設(shè)，比如Usart、I2C、SPI甚至是USB等通信接口，單純的利用CPU進(jìn)行協(xié)議模擬也是可以實(shí)現(xiàn)的，比如51單片機(jī)經(jīng)常使用I/O口模擬I2C協(xié)議通信。但這樣既浪費(fèi)了CPU的資源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)后的性能表現(xiàn)往往和使用專門的硬件模塊實(shí)現(xiàn)的效果相差甚遠(yuǎn)。從這個(gè)角度來看，各個(gè)外設(shè)控制器的存在，無疑降低了CPU的負(fù)擔(dān)，解放了CPU的資源。
數(shù)據(jù)搬運(yùn)這一工作占用了大部分的CPU資源，成為了降低CPU的工作效率的主要原因之一。于是需要一種硬件結(jié)構(gòu)分擔(dān)CPU這一職能 —— DMA。
從數(shù)據(jù)搬運(yùn)的角度看，如果要把存儲(chǔ)地址A的數(shù)值賦給另外一個(gè)地址上B的變量，CPU實(shí)現(xiàn)過程為首先讀出A地址上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)中間變量，然后再轉(zhuǎn)送到B地址的變量上。使用DMA則不需要中間變量，直接將A地址的數(shù)值傳送到B地址的變量里。無疑減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，也提高了數(shù)據(jù)搬運(yùn)的效率。
stm32中 DMA1有7個(gè)通道，DMA2有5個(gè)通道。DMA掛載的時(shí)鐘為AHB總線,其時(shí)鐘為72Mhz，所以可以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)搬運(yùn)。
stm32的DMA1通道一覽表
本例實(shí)現(xiàn)使用CPU和DMA搬運(yùn)同一組數(shù)據(jù)，通過計(jì)時(shí)，比較兩者的搬運(yùn)效率。
直接操作寄存器
DMA的中斷狀態(tài)寄存器（DMA_ISR）：
TEIFx：通道x的傳輸錯(cuò)誤標(biāo)志(x = 1 … 7) (Channel x transfer error flag) 硬件設(shè)置這些位。在DMA_IFCR寄存器的相應(yīng)位寫入’1’可以清除這里對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位。
0：在通道x沒有傳輸錯(cuò)誤(TE)； 1：在通道x發(fā)生了傳輸錯(cuò)誤(TE)。
HTIFx：通道x的半傳輸標(biāo)志(x = 1 … 7) (Channel x half transfer flag) 硬件設(shè)置這些位。在DMA_IFCR寄存器的相應(yīng)位寫入’1’可以清除這里對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位。
0：在通道x沒有半傳輸事件(HT)； 1：在通道x產(chǎn)生了半傳輸事件(HT)。
TCIFx：通道x的傳輸完成標(biāo)志(x = 1 … 7) (Channel x transfer complete flag) 硬件設(shè)置這些位。在DMA_IFCR寄存器的相應(yīng)位寫入’1’可以清除這里對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位。
0：在通道x沒有傳輸完成事件(TC)； 1：在通道x產(chǎn)生了傳輸完成事件(TC)。
DMA_IFCR中斷標(biāo)志清除寄存器：
結(jié)構(gòu)類似DMA_ISR。
CTEIFx：清除通道x的傳輸錯(cuò)誤標(biāo)志(x = 1 … 7) (Channel x transfer error clear) 這些位由軟件設(shè)置和清除。 0：不起作用 1：清除DMA_ISR寄存器中的對(duì)應(yīng)TEIF標(biāo)志。
CHTIFx：清除通道x的半傳輸標(biāo)志(x = 1 … 7) (Channel x half transfer clear) 這些位由軟件設(shè)置和清除。 0：不起作用 1：清除DMA_ISR寄存器中的對(duì)應(yīng)HTIF標(biāo)志。
CTCIFx：清除通道x的傳輸完成標(biāo)志(x = 1 … 7) (Channel x transfer complete clear) 這些位由軟件設(shè)置和清除。 0：不起作用 1：清除DMA_ISR寄存器中的對(duì)應(yīng)TCIF標(biāo)志。
CGIFx：清除通道x的全局中斷標(biāo)志(x = 1 … 7) (Channel x global interrupt clear) 這些位由軟件設(shè)置和清除。 0：不起作用 1：清除DMA_ISR寄存器中的對(duì)應(yīng)的GIF、TEIF、HTIF和TCIF標(biāo)志。
DMA通道配置寄存器（DMA_CCRx）：
MEM2MEM：存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式 (Memory to memory mode) 該位由軟件設(shè)置和清除。 0：非存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式； 1：啟動(dòng)存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式。
PL：通道優(yōu)先級(jí) (Channel priority level) 這些位由軟件設(shè)置和清除。00：低 01：中 10：高 11：最高
MSIZE：存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寬度 (Memory size) 這些位由軟件設(shè)置和清除。 00：8位 01：16位 10：32位 11：保留
PSIZE：外設(shè)數(shù)據(jù)寬度 (Peripheral size) 這些位由軟件設(shè)置和清除。 00：8位 01：16位 10：32位 11：保留
MINC：存儲(chǔ)器地址增量模式 (Memory increment mode) 該位由軟件設(shè)置和清除。 0：不執(zhí)行存儲(chǔ)器地址增量操作 1：執(zhí)行存儲(chǔ)器地址增量操作
PINC：外設(shè)地址增量模式 (Peripheral increment mode) 該位由軟件設(shè)置和清除。 0：不執(zhí)行外設(shè)地址增量操作 1：執(zhí)行外設(shè)地址增量操作
CIRC：循環(huán)模式 (Circular mode) 該位由軟件設(shè)置和清除。 0：不執(zhí)行循環(huán)操作 1：執(zhí)行循環(huán)操作
DIR：數(shù)據(jù)傳輸方向 (Data transfer direction) 該位由軟件設(shè)置和清除。 0：從外設(shè)讀 1：從存儲(chǔ)器讀
TEIE：允許傳輸錯(cuò)誤中斷 (Transfer error interrupt enable) 該位由軟件設(shè)置和清除。 0：禁止TE中斷 0：允許TE中斷
HTIE：允許半傳輸中斷 (Half transfer interrupt enable) 該位由軟件設(shè)置和清除。 0：禁止HT中斷 0：允許HT中斷
TCIE：允許傳輸完成中斷 (Transfer complete interrupt enable) 該位由軟件設(shè)置和清除。 0：禁止TC中斷 0：允許TC中斷
EN：通道開啟 (Channel enable) 該位由軟件設(shè)置和清除。 0：通道不工作 1：通道開啟
DMA通道x傳輸數(shù)量寄存器(DMA_CNDTRx)(x = 1…7)
低16位有效。這個(gè)寄存器控制通道每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，數(shù)據(jù)傳輸數(shù)量為0至65535。該寄存器會(huì)隨著傳輸?shù)倪M(jìn)行而遞減，為0表示已經(jīng)發(fā)送完成。
DMA外設(shè)地址寄存器（DMA_CPARx）
32位寄存器。外設(shè)數(shù)據(jù)寄存器的基地址，作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑椿蚰繕?biāo)。
DMA存儲(chǔ)地址寄存器(DMA_CMARx)
存儲(chǔ)器地址[31:0],存儲(chǔ)器地址作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑椿蚰繕?biāo)。
代碼如下： （system.h 和stm32f10x_it.h等相關(guān)代碼參照stm32 直接操作寄存器開發(fā)環(huán)境配置）
User/main.c
#include#include "system.h"#include "usart.h" #include "dma.h"#include "tim.h" #include "string.h"#define LED1 PAout(4)#define LED2 PAout(5)#define LED3 PAout(6)void Gpio_Init(void);//數(shù)據(jù)源uc32 SRC_Const_Buffer[32] ={ 0x01020304,0x05060708,0x090A0B0C,0x0D0E0F10,0x21314,0x15161718,0x191A1B1C,0x1D1E1F20,0x21324,0x25262728,0x292A2B2C,0x2D2E2F30,0x31324,0x35363738,0x393A3B3C,0x3D3E3F40,0x41424344,0x45464748,0x494A4B4C,0x4D4E4F50,0x51525354,0x65758,0x595A5B5C,0x5D5E5F60,0x61626364,0x65768,0x696A6B6C,0x6D6E6F70,0x71727374,0x75768,0x797A7B7C,0x7D7E7F80};//目標(biāo)位置u32 DST_Buffer[32];int main(void){ u8 i=0;u16 StartTime=0,CPUSpendTime=0,DMASpendTime=0;;Rcc_Init(9); //系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置Usart1_Init(72,9600);Tim_Init(TIM_2,65535,71); //初始化TIM2定時(shí)器，設(shè)定重裝值和分頻值,計(jì)時(shí)時(shí)間為1us/次Dma_Init(DMA1_Channel1,(u32)SRC_Const_Buffer,(u32)DST_Buffer); //初始化DMA,外設(shè)地址示例 &USART1->DRNvic_Init(1,0,DMA1_Channel1_IRQChannel,4); //設(shè)置搶占優(yōu)先級(jí)為0，響應(yīng)優(yōu)先級(jí)為0，中斷分組為4Gpio_Init();StartTime = TIM2->CNT;while(i<32) //CPU搬運(yùn){DST_Buffer[i]=SRC_Const_Buffer[i];i++;}CPUSpendTime = TIM2->CNT - StartTime;printf("rn the CPU spend : %dus! rn",CPUSpendTime);if(strncmp((const char *)SRC_Const_Buffer,(const char *)DST_Buffer,32) ==0) //驗(yàn)證傳輸效果，判斷兩數(shù)組是否相同{printf("rn CPU Transmit Success! rn");}else{printf("rn CPU Transmit Fail! rn");}i=0;while(i<32) //清空目標(biāo)數(shù)組，準(zhǔn)備DMA搬運(yùn){DST_Buffer[i]=0;i++;} StartTime = TIM2->CNT;Dma_Enable(DMA1_Channel1,32);//DMA搬運(yùn)while( DMA1_Channel1 -> CNDTR != 0); //等待傳輸完成DMASpendTime= TIM2->CNT - StartTime;printf("rn the DMA spend : %dus! rn",DMASpendTime);if(strncmp((const char *)SRC_Const_Buffer,(const char *)DST_Buffer,32) ==0) //驗(yàn)證傳輸效果，判斷兩數(shù)組是否相同{printf("rn DMA Transmit Success! rn");}else{printf("rn DMA Transmit Fail! rn");} while(1); }void Gpio_Init(void){RCC->APB2ENR=1<<2; //使能PORTA時(shí)鐘 GPIOA->CRL&=0x0FFFF; // PA0~3設(shè)置為浮空輸入，PA4~7設(shè)置為推挽輸出GPIOA->CRL=0x34; //USART1 串口I/O設(shè)置GPIOA -> CRH&=0xFFFFF00F; //設(shè)置USART1 的Tx(PA.9)為第二功能推挽，50MHz；Rx(PA.10)為浮空輸入GPIOA -> CRH=0x008B0; }
User/stm32f10x_it.c
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201611/318034.htm#include "stm32f10x_it.h"#include "system.h"#include "stdio.h"#define LED1 PAout(4)#define LED2 PAout(5)#define LED3 PAout(6)#define LED4 PAout(7)void DMAChannel1_IRQHandler(void) //和啟動(dòng)文件有關(guān),STM32F10x.s中 和 STM32F10x_md.s DMA中斷接口函數(shù)不同{if( DMA1 ->ISR & (1<<1)) //傳輸完成中斷{LED1 = 1;DMA1->IFCR = 1<<1; //清除傳輸完成中斷}if( DMA1 ->ISR & (1<<2)) //半傳輸完成中斷{DMA1 ->IFCR = 1<<2; //清除半傳輸完成中斷}if( DMA1 ->ISR & (1<<3)) //傳輸錯(cuò)誤中斷{LED4 =1 ;DMA1 ->IFCR = 1<<3; //清除傳輸錯(cuò)誤中斷}DMA1 ->IFCR = 1<<0; //清除此通道的中斷}Library/src/dma.c
#include#include "system.h"#include "dma.h"http://DMA通道初始化函數(shù)//傳輸方向：存儲(chǔ)器 -> 存儲(chǔ)器模式 ,32位數(shù)據(jù)模式,存儲(chǔ)器增量模式//參數(shù)說明：// DMA_CHx ：選擇DMA控制器通道,DMA1有1-7，DMA2有1-4// P_Adress ：外設(shè)地址// M_Adress ：存儲(chǔ)器地址void Dma_Init(DMA_Channel_TypeDef * DMA_CHx,u32 P_Address ,u32 M_Address){RCC->AHBENR = 1<<0;DMA_CHx -> CCR &= 0xFFFF0; //復(fù)位 DMA_CHx -> CCR = 1<<1; //允許傳輸完成中斷//DMA_CHx -> CCR = 1<<2; //允許半傳輸中斷DMA_CHx -> CCR = 1<<3; //允許傳輸錯(cuò)誤中斷 讀寫一個(gè)保留的地址區(qū)域,將會(huì)產(chǎn)生DMA傳輸錯(cuò)誤 //設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸方向DMA_CHx -> CCR = 0<<4; //設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸方向 0：從外設(shè)讀 1：從存儲(chǔ)器讀DMA_CHx -> CCR = 0<<5; //0：不執(zhí)行循環(huán)操作 1：執(zhí)行循環(huán)操作 //設(shè)定地址增量DMA_CHx -> CCR = 1<<6; //0：不執(zhí)行外設(shè)地址增量操作 1：執(zhí)行外設(shè)地址增量操作DMA_CHx -> CCR = 1<<7; //0：不執(zhí)行存儲(chǔ)器地址增量操作 1：執(zhí)行存儲(chǔ)器地址增量操作 //設(shè)定外設(shè)數(shù)據(jù)寬度 SDMA_CHx -> CCR = 0<<8; //外設(shè)數(shù)據(jù)寬度,由[9:8]兩位控制DMA_CHx -> CCR = 1<<9; //00：8位 01：16位 10：32位 11：保留 //設(shè)定存儲(chǔ)數(shù)據(jù)寬度DMA_CHx -> CCR = 0<<10; //存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寬度,由[11:10]兩位控制DMA_CHx -> CCR = 1<<11; //00：8位 01：16位 10：32位 11：保留 //設(shè)定為中等優(yōu)先級(jí)DMA_CHx -> CCR = 1<<12; //通道優(yōu)先級(jí),由[13:12]兩位控制DMA_CHx -> CCR = 1<<13; //00：低 01：中 10：高 11：最高 DMA_CHx -> CCR = 1<<14; //0：非存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式； 1：啟動(dòng)存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式。 //必須配置好通道后配置地址DMA_CHx -> CPAR = (u32)P_Address; //設(shè)定外設(shè)寄存器地址DMA_CHx -> CMAR = (u32)M_Address; //設(shè)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址}//DMA通道使能//參數(shù)說明：// DMA_CHx ：選擇DMA控制器通道,DMA1有1-7，DMA2有1-4// Number ：數(shù)據(jù)傳輸量void Dma_Enable(DMA_Channel_TypeDef * DMA_CHx,u16 Number){DMA_CHx -> CCR &= ~(1<<0); //關(guān)閉上一次DMA傳輸DMA_CHx -> CNDTR = Number; //數(shù)據(jù)傳輸量DMA_CHx -> CCR = 1<<0; //開始DMA傳輸 }
Library/inc/dma.h
#includevoid Dma_Init(DMA_Channel_TypeDef * DMA_CHx,u32 P_Adress ,u32 M_Address);void Dma_Enable(DMA_Channel_TypeDef * DMA_CHx,u16 Number);
直接操作寄存器輸出：
the CPU spend : 972us!
CPU Transmit Success!
the DMA spend : 5us!
DMA Transmit Success!
庫函數(shù)操作
mian.c
#include "stm32f10x.h"#include "stdio.h"#include "string.h"#define PRINTF_ON 1#define BufferSize 32vu16 LeftDataCounter;vu32 Tick;uc32 SRC_Const_Buffer[BufferSize] = { 0x01020304,0x05060708,0x090A0B0C,0x0D0E0F10,0x21314,0x15161718,0x191A1B1C,0x1D1E1F20,0x21324,0x25262728,0x292A2B2C,0x2D2E2F30,0x31324,0x35363738,0x393A3B3C,0x3D3E3F40,0x41424344,0x45464748,0x494A4B4C,0x4D4E4F50,0x51525354,0x65758,0x595A5B5C,0x5D5E5F60,0x61626364,0x65768,0x696A6B6C,0x6D6E6F70,0x71727374,0x75768,0x797A7B7C,0x7D7E7F80};u32 DST_Buffer[BufferSize];u8 i=0,DMASpendTime=0,CPUSpendTime=0;void RCC_Configuration(void);void GPIO_Configuration(void);void NVIC_Configuration(void);void USART_Configuration(void);void DMA_Configuration(void);int main(void){RCC_Configuration();GPIO_Configuration();NVIC_Configuration();USART_Configuration();DMA_Configuration();SysTick_Config(72);Tick = 0;while(istm32f10x_it.c
#include "stm32f10x_it.h"#include "stdio.h"extern vu32 Tick;extern vu16 LeftDataCounter;void SysTick_Handler(void){Tick++;}void DMA1_Channel6_IRQHandler(void){LeftDataCounter = DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel6); //獲取剩余待傳輸數(shù)據(jù)DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_GL6);}庫函數(shù)輸出：
Transmit Success!
the CPU spend : 68us!
the DMA spend : 7us!
評(píng)論