STM32的DMA双缓冲模式详解

只看该作者 · 2023-11-25 12:59

DMA双缓冲是什么？
在使用STM32的DMA时我们通常使用的是普通DMA传输，但STM32自带了一个双缓冲模式设置，这个模式有什么优点呢？
接下来我会在下面的介绍里详细说明：

DMA全称Direct Memory Access，即直接内存访问。
普通DMA的使用是在DMA的数据流中进行的，设置好DMA的起点和终点以及传输的数据量即可开启DMA传输。

DMA开启后就开始从起点将数据搬运至终点，每搬一次，传输数据量大小就减1，当传输数据量为0时，DMA停止搬运。

只看该作者 · 2023-11-25 13:03

DMA的传输模式如果是普通模式，则当传输数据量为0时，需要程序中手动将传输数据量重新设置满才能开启下一次的DMA数据传输。
DMA的传输模式如果是循环模式，则当传输数据量为0时，会自动将传输数据量设置为满的，这样数据就能不断的传输。

只看该作者 · 2023-11-25 13:05

那么，双缓冲是什么意思呢？
我们知道，普通DMA的目标数据储存区域只有一个，也就是如果当数据存满后，新的数据又传输过来了，那么旧的数据会被新的数据覆盖。（这就是普通DMA的缺点）

只看该作者 · 2023-11-25 13:16

而双缓冲模式下，我们DMA的目标数据储存区域有两个，也就是双缓冲，
当一次完整的数据传输结束后（即Counter值从初始值变为0），会自动指向另一个内存区域。

只看该作者 · 2023-11-25 13:16

如何使用DMA双缓存？
那么我们在程序里怎么使用双缓冲呢？
这里我们有两种方案使用双缓冲，一种是利用双缓冲自动跳转内存区域，一种是主动跳转内存区域。

只看该作者 · 2023-11-25 13:16

这里我们使用DMA的传输模式是循环模式

DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;

只看该作者 · 2023-11-25 13:16

首先是第一种：
这里我们以大疆RoboMaster的遥控器使用为示例：
首先我们定义好双缓冲使用的两个内存区域

uint8_t sbus_rx_buffer[2][18u]; //double sbus rx buffer to save data

只看该作者 · 2023-11-25 13:16

这里我们设置长度为18，也就是一帧遥控器数据的长度。

DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 18;

只看该作者 · 2023-11-25 13:16

然后配置好双缓冲的两个内存区域地址

DMA_InitStruct.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)&sbus_rx_buffer[0][0];

只看该作者 · 2023-11-25 13:17

这里配置内存区域2的地址，并把当前DMA指向内存区域1的地址

复制

DMA_DoubleBufferModeConfig(DMA1_Stream1,(uint32_t)&sbus_rx_buffer[1][0],DMA_Memory_0); //first used memory configuration

只看该作者 · 2023-11-25 13:17

启动DMA双缓冲

复制

DMA_DoubleBufferModeCmd(DMA1_Stream1, ENABLE);

只看该作者 · 2023-11-25 13:17

我们使用DMA时利用串口的空闲中断接收一帧一帧的数据。
在串口中断处理函数中对数据进行处理

复制

 

 uint16_t this_time_rx_len = 0;        //当前剩余数据长度



 if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_IDLE) != RESET)        //判断是否为空闲中断

    {

        USART_ReceiveData(USART3);        //清除空闲中断标志位



        if(DMA_GetCurrentMemoryTarget(DMA1_Stream1) == DMA_Memory_0)        //获取当前目标内存是否为 DMA_Memory_0

        {

            //重新设置DMA

            DMA_Cmd(DMA1_Stream1, DISABLE);

                                          this_time_rx_len = DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Stream1);        //获取当前剩余数据量

                                        

                                         DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream1, 18);        //重新设置数据量

                                          

                                         DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE);

            if(this_time_rx_len == 18)        //接收成功18个字节长度

            {

                //处理遥控器数据

                RemoteDataProcess(sbus_rx_buffer[1]);        //Memory_1

            }



        }

        else        //获取当前目标内存是否为 DMA_Memory_1

        {

            //重新设置DMA

            DMA_Cmd(DMA1_Stream1, DISABLE);

                                          this_time_rx_len = DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Stream1);                //获取当前剩余数据量



                                                DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream1, 18);        //重新设置数据量



                                                DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE);



            if( this_time_rx_len== 18)        //接收成功18个字节长度

            {

                //处理遥控器数据

                RemoteDataProcess(sbus_rx_buffer[0]);        //Memory_0

            }



        }

    }

只看该作者 · 2023-11-25 13:18

该逻辑在程序复位后，当一帧遥控器数据发送过来后，Memory0区域被填满18个字节，DMA自动指向Memory1，所以第一次进入中断处理函数时，获取内存指向的时候得到的指向是Memory1。
然后判断剩余数据大小是否为18，如果是则说明上一帧数据接收正常，可以对数据进行处理，如果不为18，则说明上一帧数据接收长度不正常，这时候就不对数据进行处理，当下一帧数据发送过来后对数据进行检验，正常后才对数据进行处理。

只看该作者 · 2023-11-25 13:18

然后是第二种：
这里我们将BufferSize改为比一帧数据长度大的值（比18大），这样可以在一帧数据传输完成后不会因Counter值变0导致DMA指向下一内存区域。
DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 36;
uint16_t this_time_rx_len = 0; //当前剩余数据长度

if (USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_IDLE) != RESET) //判断是否为空闲中断
{
      USART_ReceiveData(USART3); //清除空闲中断标志位

      if(DMA_GetCurrentMemoryTarget(DMA1_Stream1) == DMA_Memory_0) //获取当前目标内存是否为 DMA_Memory_0
      {
         //重新设置DMA
         DMA_Cmd(DMA1_Stream1, DISABLE);
   this_time_rx_len = DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Stream1); //获取当前剩余数据量  接收18字节，则剩余数据量为36-18=18

   DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream1, 36); //重新设置数据量
DMA1_Stream1->CR |= (uint32_t)(DMA_SxCR_CT);  //将DMA指向Memory1

DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE);
         if(this_time_rx_len == 18) //接收成功18个字节长度
         {
            //处理遥控器数据
            RemoteDataProcess(sbus_rx_buffer[0]); //Memory_0
         }

      }
      else //获取当前目标内存是否为 DMA_Memory_1
      {
         //重新设置DMA
         DMA_Cmd(DMA1_Stream1, DISABLE);
   this_time_rx_len = DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Stream1); //获取当前剩余数据量接收18字节，则剩余数据量为36-18=18

DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Stream1, 36); //重新设置数据量
DMA1_Stream1->CR &= ~(uint32_t)(DMA_SxCR_CT);  将DMA指向Memory0

DMA_Cmd(DMA1_Stream1, ENABLE);

         if( this_time_rx_len == 18) //接收成功18个字节长度
         {
            //处理遥控器数据
            RemoteDataProcess(sbus_rx_buffer[1]); //Memory_1
         }

      }
}

只看该作者 · 2023-11-25 13:18

两种DMA双缓冲使用方法的区别
第二种方法和第一种方法的区别大同小异，这种方法由于将BufferSize设为比18大的值，也就是当第一帧数据传输完成后，Counter值不会自动填满，且内存区域还是指向Memory0，然后我们将剩余数据量保存下来，再将Counter值填满，接着把DMA指向Memory1，最后通过判断剩余数据量来决定是否对数据进行处理。

只看该作者 · 2023-11-25 13:19

可以看到，在第一种方法下，我们并没有使用

DMA1_Stream1->CR &= ~(uint32_t)(DMA_SxCR_CT); 将DMA指向Memory0
DMA1_Stream1->CR |= (uint32_t)(DMA_SxCR_CT); 将DMA指向Memory0

这是因为当传输数据量和BufferSize大小一致时，完整接收完一帧数据后，DMA会自动指在向下一内存地址，因此在第二种方法中的手动改变内存指向就由DMA自动处理了。

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使用的开关管数量多，且要求参数一致性好，驱动电路复杂，实现同步比较困难。这种电路结构通常使用在1KW以上超大功率开关电源电路中。

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反激式电路与正激式电路相反，