什么是DMA？

DMA(Direct Memory Access，直接存儲(chǔ)器訪問(wèn))
提供在外設(shè)與內(nèi)存、存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器、外設(shè)與外設(shè)之間的高速數(shù)據(jù)傳輸使用。它允許不同速度的硬件裝置來(lái)溝通，而不需要依賴于CPU，在這個(gè)時(shí)間中，CPU對(duì)于內(nèi)存的工作來(lái)說(shuō)就無(wú)法使用。

簡(jiǎn)單描述：就是一個(gè)數(shù)據(jù)搬運(yùn)工！！
DMA的意義
代替 CPU 搬運(yùn)數(shù)據(jù)，為 CPU 減負(fù)。

1. 數(shù)據(jù)搬運(yùn)的工作比較耗時(shí)間；
2. 數(shù)據(jù)搬運(yùn)工作時(shí)效要求高（有數(shù)據(jù)來(lái)就要搬走）；
3. 沒(méi)啥技術(shù)含量（CPU 節(jié)約出來(lái)的時(shí)間可以處理更重要的事）。
   

搬運(yùn)什么數(shù)據(jù)？

這里的外設(shè)指的是spi、usart、iic、adc 等基于APB1
、APB2或AHB時(shí)鐘的外設(shè)，而這里的存儲(chǔ)器包括自身的閃存(flash)或者內(nèi)存(SRAM)以及外設(shè)的存儲(chǔ)設(shè)備都可以作為訪問(wèn)地源或者目的。

三種搬運(yùn)方式：

• 存儲(chǔ)器→存儲(chǔ)器（例如：復(fù)制某特別大的數(shù)據(jù)buf）
• 存儲(chǔ)器→外設(shè) （例如：將某數(shù)據(jù)buf寫入串口TDR寄存器）
• 外設(shè)→存儲(chǔ)器 （例如：將串口RDR寄存器寫入某數(shù)據(jù)buf）
  存儲(chǔ)器→存儲(chǔ)器
  存儲(chǔ)器→外設(shè)
  
  外設(shè)→存儲(chǔ)器
  

DMA 控制器

STM32F103有2個(gè) DMA 控制器，DMA1有7個(gè)通道，DMA2有5個(gè)通道。
一個(gè)通道每次只能搬運(yùn)一個(gè)外設(shè)的數(shù)據(jù)！！ 如果同時(shí)有多個(gè)外設(shè)的 DMA 請(qǐng)求，則按照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行響應(yīng)。
DMA1有7個(gè)通道：每個(gè)通道都有其能夠搬運(yùn)的外設(shè)

DMA2有5個(gè)通道

DMA及通道的優(yōu)先級(jí)

優(yōu)先級(jí)管理采用軟件+硬件：

• 軟件： 每個(gè)通道的優(yōu)先級(jí)可以在DMA_CCRx寄存器中設(shè)置，有4個(gè)等級(jí) 最高級(jí)>高級(jí)>中級(jí)>低級(jí)

• 硬件： 如果2個(gè)請(qǐng)求，它們的軟件優(yōu)先級(jí)相同，則較低編號(hào)的通道比較高編號(hào)的通道有較高的優(yōu)先權(quán)。 比如：如果軟件優(yōu)先級(jí)相同，通道2優(yōu)先于通道4

DMA傳輸方式

• DMA_Mode_Normal（正常模式）
  一次DMA數(shù)據(jù)傳輸完后，停止DMA傳送 ，也就是只傳輸一次
• DMA_Mode_Circular（循環(huán)傳輸模式）
  當(dāng)傳輸結(jié)束時(shí)，硬件自動(dòng)會(huì)將傳輸數(shù)據(jù)量寄存器進(jìn)行重裝，進(jìn)行下一輪的數(shù)據(jù)傳輸。 也就是多次傳輸模式

指針遞增模式

外設(shè)和存儲(chǔ)器指針在每次傳輸后可以自動(dòng)向后遞增或保持常量。當(dāng)設(shè)置為增量模式時(shí)，下一個(gè)要傳輸?shù)牡刂穼⑹乔耙粋€(gè)地址加上增量值。

實(shí)驗(yàn)一、內(nèi)存到內(nèi)存搬運(yùn)

實(shí)驗(yàn)要求
使用DMA的方式將數(shù)組A的內(nèi)容復(fù)制到數(shù)組B中，搬運(yùn)完之后將數(shù)組B的內(nèi)容打印到屏幕。
CubeMX配置

重定向 printf 的話記得將下面這個(gè)勾打開：

用到的庫(kù)函數(shù)

1. HAL_DMA_Start

> HAL_StatusTypeDef HAL_DMA_Start(DMA_HandleTypeDef *hdma, uint32_t  SrcAddress, uint32_t  DstAddress, uint32_t DataLength)
參數(shù)一：DMA_HandleTypeDef *hdma，DMA通道句柄
參數(shù)二：uint32_t SrcAddress，源內(nèi)存地址
參數(shù)三：uint32_t DstAddress，目標(biāo)內(nèi)存地址
參數(shù)四：uint32_t DataLength，傳輸數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。注意：需要乘以sizeof(uint32_t)返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL狀態(tài)（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

2. __HAL_DMA_GET_FLAG

#define __HAL_DMA_GET_FLAG(__HANDLE__, __FLAG__) (DMA1->ISR & (__FLAG__))
參數(shù)一：HANDLE，DMA通道句柄
參數(shù)二：FLAG，數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)志。DMA_FLAG_TCx表示數(shù)據(jù)傳輸完成標(biāo)志
返回值：FLAG的值（SET/RESET）

代碼實(shí)現(xiàn)

1. 開啟數(shù)據(jù)傳輸
2. 等待數(shù)據(jù)傳輸完成
3. 打印數(shù)組內(nèi)容

#define BUF_SIZE 16// 源數(shù)組uint32_t srcBuf[BUF_SIZE] = {0x00000000,0x11111111,0x22222222,0x33333333,0x44444444,0x55555555,0x66666666,0x77777777,0x88888888,0x99999999,0xAAAAAAAA,0xBBBBBBBB,0xCCCCCCCC,0xDDDDDDDD,0xEEEEEEEE,0xFFFFFFFF};// 目標(biāo)數(shù)組uint32_t desBuf[BUF_SIZE];int fputc(int ch, FILE *f)
{ unsigned char temp[1]={ch};HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,0xffff); return ch;
}main函數(shù)里：// 開啟數(shù)據(jù)傳輸HAL_DMA_Start(&hdma_memtomem_dma1_channel1, (uint32_t)srcBuf, (uint32_t)desBuf, sizeof(uint32_t) * BUF_SIZE);// 等待數(shù)據(jù)傳輸完成while(__HAL_DMA_GET_FLAG(&hdma_memtomem_dma1_channel1, DMA_FLAG_TC1) == RESET);// 打印數(shù)組內(nèi)容for (i = 0; i < BUF_SIZE; i++)printf("Buf[%d] = %X\r\n", i, desBuf[i]);

實(shí)驗(yàn)二、內(nèi)存到外設(shè)搬運(yùn)

實(shí)驗(yàn)要求：
使用DMA的方式將內(nèi)存數(shù)據(jù)搬運(yùn)到串口1發(fā)送寄存器，同時(shí)閃爍LED1。
CubeMX配置
DMA配置

用到的庫(kù)函數(shù)
HAL_UART_Transmit_DMA

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
參數(shù)一：UART_HandleTypeDef *huart，串口句柄
參數(shù)二：uint8_t *pData，待發(fā)送數(shù)據(jù)首地址
參數(shù)三：uint16_t Size，待發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL狀態(tài)（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

代碼實(shí)現(xiàn)

1. 準(zhǔn)備數(shù)據(jù)
2. 將數(shù)據(jù)通過(guò)串口DMA發(fā)送

#define BUF_SIZE 1000// 待發(fā)送的數(shù)據(jù)unsigned char sendBuf[BUF_SIZE];main函數(shù)里// 準(zhǔn)備數(shù)據(jù)for (i = 0; i < BUF_SIZE; i++)sendBuf[i] = 'A';// 將數(shù)據(jù)通過(guò)串口DMA發(fā)送HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, sendBuf, BUF_SIZE);while (1)
{HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);HAL_Delay(100);
}

實(shí)驗(yàn)三、外設(shè)到內(nèi)存搬運(yùn)

實(shí)驗(yàn)要求
使用DMA的方式將串口接收緩存寄存器的值搬運(yùn)到內(nèi)存中，同時(shí)閃爍LED1。
CubeMX配置
DMA配置：

串口中斷配置

用到的庫(kù)函數(shù)

1. __HAL_UART_ENABLE

#define __HAL_UART_ENABLE_IT(__HANDLE__, __INTERRUPT__) ((((__INTERRUPT__) >> 28U) 
== UART_CR1_REG_INDEX)? ((__HANDLE__)->Instance->CR1 |= ((__INTERRUPT__) & 
UART_IT_MASK)): \
(((__INTERRUPT__) >> 28U) == UART_CR2_REG_INDEX)? ((__HANDLE__)->Instance->CR2 |= ((__INTERRUPT__) & 
UART_IT_MASK)): \
((__HANDLE__)->Instance->CR3 |=((__INTERRUPT__) & UART_IT_MASK)))
參數(shù)一：HANDLE，串口句柄
參數(shù)二：INTERRUPT，需要使能的中斷
返回值：無(wú)

2. HAL_UART_Receive_DMA

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
參數(shù)一：UART_HandleTypeDef *huart，串口句柄
參數(shù)二：uint8_t *pData，接收緩存首地址
參數(shù)三：uint16_t Size，接收緩存長(zhǎng)度
返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL狀態(tài)（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

3. __HAL_UART_GET_FLAG

#define __HAL_UART_GET_FLAG(__HANDLE__, __FLAG__) (((__HANDLE__)->Instance->SR & 
(__FLAG__)) == (__FLAG__))
參數(shù)一：HANDLE，串口句柄
參數(shù)二：FLAG，需要查看的FLAG返回值：FLAG的值

4. __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG

#define __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(__HANDLE__) __HAL_UART_CLEAR_PEFLAG(__HANDLE__)
參數(shù)一：HANDLE，串口句柄
返回值：無(wú)

5. HAL_UART_DMAStop

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef *huart)
參數(shù)一：UART_HandleTypeDef *huart，串口句柄
返回值：HAL_StatusTypeDef，HAL狀態(tài)（OK，busy，ERROR，TIMEOUT）

6. __HAL_DMA_GET_COUNTER

#define __HAL_DMA_GET_COUNTER(__HANDLE__) ((__HANDLE__)->Instance->CNDTR)
參數(shù)一：HANDLE，串口句柄
返回值：未傳輸數(shù)據(jù)大小

代碼實(shí)現(xiàn)
如何判斷串口接收是否完成？如何知道串口收到數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度？
使用串口空閑中斷（IDLE）！

• 串口空閑時(shí)，觸發(fā)空閑中斷；
• 空閑中斷標(biāo)志位由硬件置1，軟件清零

利用串口空閑中斷，可以用如下流程實(shí)現(xiàn)DMA控制的任意長(zhǎng)數(shù)據(jù)接收：

1. 使能IDLE空閑中斷；

2. 使能DMA接收中斷；

3. 收到串口接收中斷，DMA不斷傳輸數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)；

4. 一幀數(shù)據(jù)接收完畢，串口暫時(shí)空閑，觸發(fā)串口空閑中斷；

5. 在中斷服務(wù)函數(shù)中，清除中斷標(biāo)志位，關(guān)閉DMA傳輸（防止干擾）；

6. 計(jì)算剛才收到了多少個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。

7. 處理緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，開啟DMA傳輸，開始下一幀接收。

有三個(gè)文件需要修改：
main.c

uint8_t rcvBuf[BUF_SIZE]; // 接收數(shù)據(jù)緩存數(shù)組uint8_t rcvLen = 0; // 接收一幀數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE); // 使能IDLE空閑中斷HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rcvBuf,100); // 使能DMA接收中斷while (1)
{HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_8);HAL_Delay(300);
}

main.h

#define BUF_SIZE 100

stm32f1xx_it.c

extern uint8_t rcvBuf[BUF_SIZE];extern uint8_t rcvLen;void USART1_IRQHandler(void)
{/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 *//* USER CODE END USART1_IRQn 0 */HAL_UART_IRQHandler(&huart1);/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */if((__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE) == SET)) // 判斷IDLE標(biāo)志位是否被置位{ __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1);// 清除標(biāo)志位HAL_UART_DMAStop(&huart1); // 停止DMA傳輸，防止干擾uint8_t temp=__HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx); rcvLen = BUF_SIZE - temp; //計(jì)算數(shù)據(jù)長(zhǎng)度HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, rcvBuf, rcvLen);//發(fā)送數(shù)據(jù)HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, rcvBuf, BUF_SIZE);//開啟DMA}/* USER CODE END USART1_IRQn 1 */}