请问，如何高效的使用单片机的DMA？

只看该作者 · 2010-3-28 20:57

我对DMA的理解是：
它用于把CPU从忙等待的数据传输中解脱出来，使得CPU可以利用数据传输的时间来执行其他操作。

使用DMA以前，代码也许是这样：

for(i = 0; i < 512; ++i){
while(数据没有准备好); // 等待
*buff++ = 数据源[i]；
}
处理buff中的数据；

在把数据传输到buff这个过程中，cpu在忙等待，或者即便没有等待也要由cpu来完成把数据源拷贝到buff这个任务。
但是，如果使用DMA来传输数据就可以节约下这些CPU时间。

使用DMA的代码也许是这样：

设置DMA传输的数据源地址；
设置DMA传输的数据目标地址；
设置传输数据的数目；
启动DMA传输；
等待DMA传输完毕； // ？？我的疑问在这里
处理数据；

如果用while循环来等待DMA传输完毕，那么CPU时间仍然浪费了。正确的做法应该是DMA传输的过程中，CPU去做其他的事情。如果有操作系统，可能这里就是一个阻塞自己的系统调用，操作系统进行任务的切换做其他的事情去了，等到DMA完成再由操作系统把自己给唤醒。另外一方面，如果没有其他事情需要做，用不用DMA都是没有关系的。对吗？

这样来看，是不是说要发挥DMA的价值，就得给单片机移植一个操作系统，进行任务的管理？

谢谢了。

只看该作者 · 2010-3-28 20:59

用简单的超级循环+中断也可以。配置好参数后启动DMA，进入DMA中断服务程序后设置某个全局标志。主循环每一圈都要检查这个标志，这种作法跟普通的中断没有区别

只看该作者 · 2010-3-28 21:00

这样呢？
设置DMA传输的数据源地址；
设置DMA传输的数据目标地址；
设置传输数据的数目；
启动DMA传输；
while(1){

if(等待DMA传输完毕)
{
      重新配置DMA参数；
      处理数据；
}

其他任务

}

如果是实现一个文件系统的读写库函数，还是想不太出来怎么归结到这个模式中来。

只看该作者 · 2010-3-28 21:01

你认为传输中必须CPU等待，所以感觉CPU没有解放。RTOS中有好的方法可以实现“等待”，不带OS也可以用状态机等方法，总之不会让CPU等待而不干别的事。你上边那种方式就是最简单的等待了。

只看该作者 · 2010-3-28 21:01

可以使用 DMA传输完毕中断，进中断了后再处理你的数据

只看该作者 · 2010-3-28 21:02

如果要实现一个SD卡上的文件系统。函数调用关系可能是：

f_read ---> disk_read ---> spi_read_write

disk_read通常是调用512次spi_read_write来一个sd卡上的扇区，如果512bytes数据还没有读取完毕，disk_read不应该返回，
如果改用dma通过读取数据，disk_read中设置好dma参数，启动dma传输后，能返回吗？
如果返回，dma还没有读取完数据，如果不返回，改为等待dma传输完毕，这和cpu自己做这件事相比又有什么区别呢？性能并没有得到提高啊。

采用dma传输完毕中断通知？怎么做，想不出来。

只看该作者 · 2010-3-28 21:03

"如果用while循环来等待DMA传输完毕，那么CPU时间仍然浪费了。正确的做法应该是DMA传输的过程中，CPU去做其他的事情。如果有操作系统，可能这里就是一个阻塞自己的系统调用，操作系统进行任务的切换做其他的事情去了，等到DMA完成再由操作系统把自己给唤醒。另外一方面，如果没有其他事情需要做，用不用DMA都是没有关系的。对吗？

这样来看，是不是说要发挥DMA的价值，就得给单片机移植一个操作系统，进行任务的管理？

谢谢了。 "

DMA在传输的时候要占用总线,所以CPU是不能动的.CPU不是在死循环等待,而是完全当机中,直到传完.之所以要用DMA,不是因为DMA不占CPU,而是因为DMA的传输比通过CPU中转要快几十倍上百倍---不然PC里要几GB的总线带宽来干什么?
DMA只在传大块的数据时有才优势,在一般的小单片机系统里用DMA,几乎没有意义.

只看该作者 · 2010-3-28 21:04

不同同意楼上“DMA在传输的时候要占用总线,所以CPU是不能动的.CPU不是在死循环等待,而是完全当机中,直到传完，之所以要用DMA,不是因为DMA不占CPU,而是因为DMA的传输比通过CPU中转要快几十倍上百倍---不然PC里要几GB的总线带宽来干什么?”这个观点。

首先，一个缓慢的外设并不是总是占用总线的，而且是几乎不占用总线。简单算一下，STM32中以18MHz最快速度进行SPI操作，一个字节需要至少8个时钟，就是大约450ns一个字节，用DMA来传输只需要每450ns占用一次总线，stm32以72MHz速度工作，一个时钟周期是14ns，450ns里已经有30个时钟周期了。

第二，在cortex-m3内核中，指令总线，数据总线，外设总线是独立的，我理解DMA操作和CPU取值操作是可以并行的。

第三，PC里几GB的总线是快过DMA的，也就是用CPU直接IO比DMA快，所以DMA在这个意义上存在的价值是应该讨论的。

只看该作者 · 2010-3-28 21:05

每个DMA通道的速度不一样。
不过对 AVR32 SPI/UART的相对低速模块的DMA模块功能，应该是每收发1byte数据时短时占用一下内存总线，CPU暂停一下后还是继续运行，直到DMA完成整个数据包后，产生中断.

DMA等效于一个产生完成中断信号的低速外部模块。

只看该作者 · 2010-3-28 21:05

看晕了
其实你可以把DMA看成是一个功能单一的CPU(传输数据),所以它不会占用cpu资源,而是占用总线资源.
基本原理是,dma传输时,会向cpu申请总线,如果有空,得到总线开始传输,这时cpu不一定是啥都不干的,它可以译码,执行等等,当它需要使用总线时只好等待上次dma完成(这时cpu才是挂着的)
那么dma传输对cpu到底有多大影响呢,这个要看dma的模式了
一般我们用的都是,dma每个读写周期完(就是每传输完一个字节/半字/字),cpu都有机会得到总线,所以这种情况下,dma会使cpu慢一点,慢多少很难说,一般不大.这就显示了dma的优点,充分利用总线资源
还有一种dma模式,它会在整个传输过程中占用总线,这种模式下,cpu是挂着的(我猜突发传输是不是这种模式,哪位高手解答下)
还有一种称为on_the_fly的dma模式,它在传输数据时只需要一个周期就能完成读和写,这个明显比cpu快了一倍

只看该作者 · 2010-3-28 21:06

DMA结束的时候会给出一个中断，当你配置好DMA之后就可以把cpu拿走干别的去了。
打个比方说，假如你的系统是一个做视频软解码的系统，当你把一帧数据解出来之后，你就可以把这个视频数据的buffer首地址交给dma控制器，目的地址可以是你输出的任意一种类型地址，启动dma之后，释放cpu继续做下一帧视频的解码，当dma传输完成之后给出中断，cpu回收dma通道和内存等资源，然后继续解码。
需要注意的是，此时要注意总线问题，如果总线配置得不好的话，dma传输的时候，cpu一样得空转。