本帖最后由 正点原子 于 2013-3-14 23:10 编辑
第二十六章 DMA实验 本章我们将向大家介绍STM32的DMA。在本章中，我们将利用STM32的DMA来实现串口数据传送，并在TFTLCD模块上显示当前的传送进度。本章分为如下几个部分： 26.1 STM32 DMA简介 26.2 硬件设计 26.3 软件设计 26.4 下载验证
26.1 STM32 DMA简介 DMA，全称为：Direct Memory Access，即直接存储器访问。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。 STM32最多有2个DMA控制器（DMA2仅存在大容量产品中），DMA1有7个通道。DMA2有5个通道。每个通道专门用来管理来自于一个或多个外设对存储器访问的请求。还有一个仲裁起来协调各个DMA请求的优先权。 STM32的DMA有以下一些特性： ●每个通道都直接连接专用的硬件DMA请求，每个通道都同样支持软件触发。这些功能通过软件来配置。 ●在七个请求间的优先权可以通过软件编程设置(共有四级：很高、高、中等和低)，假如在相等优先权时由硬件决定(请求0优先于请求1，依此类推) 。 ●独立的源和目标数据区的传输宽度(字节、半字、全字)，模拟打包和拆包的过程。源和目标地址必须按数据传输宽度对齐。 ●支持循环的缓冲器管理 ●每个通道都有3个事件标志(DMA 半传输，DMA传输完成和DMA传输出错)，这3个事件标志逻辑或成为一个单独的中断请求。 ●存储器和存储器间的传输 ●外设和存储器，存储器和外设的传输 ●闪存、SRAM、外设的SRAM、APB1 APB2和AHB外设均可作为访问的源和目标。 ●可编程的数据传输数目：最大为65536 STM32F103ZET6有两个DMA控制器，DMA1和DMA2，本章，我们仅针对DMA1进行介绍。 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。外设的DMA请求，可以通过设置相应的外设寄存器中的控制位，被独立地开启或关闭。 表26.1.1是DMA1各通道一览表：
表26.1.1 DMA1个通道一览表 这里解释一下上面说的逻辑或，例如通道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。其他通道也是类似的。 这里我们要使用的是串口1的DMA传送，也就是要用到通道4。接下来，我们介绍一下DMA设置相关的几个寄存器。 第一个是DMA中断状态寄存器（DMA_ISR）。该寄存器的各位描述如图26.1.1所示：
图26.1.1 DMA_ISR寄存器各位描述 我们如果开启了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。这里我们常用的是TCIFx，即通道DMA传输完成与否的标志。注意此寄存器为只读寄存器，所以在这些位被置位之后，只能通过其他的操作来清除。 第二个是DMA中断标志清除寄存器（DMA_IFCR）。该寄存器的各位描述如图26.1.2所示：
图26.1.2 DMA_IFCR寄存器各位描述
DMA_IFCR的各位就是用来清除DMA_ISR的对应位的，通过写0清除。在DMA_ISR被置位后，我们必须通过向该位寄存器对应的位写入0来清除。 第三个是DMA通道x配置寄存器（DMA_CCRx）（x=1~7，下同）。该寄存器的我们在这里就不贴出来了，见《STM32参考手册》第150页10.4.3一节。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。 第四个是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。 第五个是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。 最后一个是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相关寄存器就为大家介绍到这里，此节我们要用到串口1的发送，属于DMA1的通道4，接下来我们就介绍下DMA1通道4的配置步骤： 1）设置外设地址。 设置外设地址通过DMA1_CPAR4来设置，我们只要在这个寄存器里面写入&USART1_DR的值就可以了。该地址将作为DMA传输的目标地址。 2）设置存储器地址。 设置存储器地址，我们通过DMA1_CMAR4来设置，假设我们要把数组SendBuf作为存储器，那么我们在该寄存器写入&SendBuf就可以了。该地址将作为DMA传输的源地址。 3）设置传输数据量。 通过DMA1_CNDTR4来设置DMA1通道4的数据传输量，这里面写入此次你要传输的数据量就可以了，也就是SendBuf的大小。该寄存器的数值将在DMA启动后自减，每次新的DMA传输，都重新向该寄存器写入要传输的数据量。 4）设置通道4的配置信息。 配置信息通过DMA1_CCR4来设置。这里我们设置存储器和外设的数据位宽均为8，且模式是存储器到外设的存储器增量模式。优先级可以随便设置，因为我们只有一个通道被开启了。假设有多个通道开启（最多7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通道的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）。 5）使能DMA1通道4，启动传输。 在以上配置都完成了之后，我们就使能DMA1_CCR4的最低位开启DMA传输，这里注意要设置USART1的使能DMA传输位，通过USART1->CR3的第七位设置。 通过以上5步设置，我们就可以启动一次USART1的DMA传输了。 26.2 硬件设计 所以本章用到的硬件资源有： 1） 指示灯DS0 2） KEY0按键 3） 串口 4） TFTLCD模块 5） DMA 本章我们将利用外部按键KEY0来控制DMA的传送，每按一次KEY0，DMA就传送一次数据到USART1，然后在TFTLCD模块上显示进度等信息。DS0还是用来做为程序运行的指示灯。 本章实验需要注意P6口的RXD和TXD是否和PA9和PA10连接上，如果没有，请先连接。 26.3 软件设计 打开上一章的工程，首先在HARDWARE文件夹下新建一个DMA的文件夹。然后新建一个dma.c的文件和dma.h的头文件，保存在DMA文件夹下，并将DMA文件夹加入头文件包含路径。 打开dma.c文件，输入如下代码： #include "dma.h" #include "delay.h" u16 DMA1_MEM_LEN;//保存DMA每次数据传送的长度 //DMA1的各通道配置 //这里的传输形式是固定的,这点要根据不同的情况来修改 //从存储器->外设模式/8位数据宽度/存储器增量模式 //DMA_CHx:DMA通道CHx //cpar:外设地址 //cmar:存储器地址 //cndtr:数据传输量 void MYDMA_Config(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx,u32 cpar,u32 cmar,u16 cndtr) { RCC->AHBENR|=1<<0; //开启DMA1时钟 delay_ms(5); //等待DMA时钟稳定 DMA_CHx->CPAR= cpar; //DMA1 外设地址 DMA_CHx->CMAR=(u32)cmar; //DMA1,存储器地址 DMA1_MEM_LEN=cndtr; //保存DMA传输数据量 DMA_CHx->CNDTR=cndtr; //DMA1,传输数据量 DMA_CHx->CCR=0X00000000; //复位 DMA_CHx->CCR|=1<<4; //从存储器读 DMA_CHx->CCR|=0<<5; //普通模式 DMA_CHx->CCR|=0<<6; //外设地址非增量模式 DMA_CHx->CCR|=1<<7; //存储器增量模式 DMA_CHx->CCR|=0<<8; //外设数据宽度为8位 DMA_CHx->CCR|=0<<10; //存储器数据宽度8位 DMA_CHx->CCR|=1<<12; //中等优先级 DMA_CHx->CCR|=0<<14; //非存储器到存储器模式 } //开启一次DMA传输 void MYDMA_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx) { DMA_CHx->CCR&=~(1<<0); //关闭DMA传输 DMA_CHx->CNDTR=DMA1_MEM_LEN; //DMA1,传输数据量 DMA_CHx->CCR|=1<<0; //开启DMA传输 } 该部分代码仅仅2个函数，MYDMA_Config函数，基本上就是按照我们上面介绍的步骤来初始化DMA的，该函数在外部只能修改通道、源地址、目标地址和传输数据量等几个参数，更多的其他设置只能在该函数内部修改。 MYDMA_Enable函数用来产生一次DMA传输，该函数每执行一次，DMA就发送一次。 保存dma.c，并把dma.c加入到HARDWARE组下，接下来打开dma.h，输入如下内容： #ifndef __DMA_H #define __DMA_H #include "sys.h" void MYDMA_Config(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx,u32 cpar,u32 cmar,u16 cndtr); //配置DMA1_CHx void MYDMA_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx);//使能DMA1_CHx #endif 保存dma.h，最后我们在test.c里面修改main函数如下： u8 SendBuff[5168]; const u8 TEXT_TO_SEND[]={"ALIENTEK Warship STM32 DMA 串口实验"}; int main(void) { u16 i; u8 t=0; u8 j,mask=0; float pro=0;//进度 Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置 uart_init(72,9600); //串口初始化为9600 delay_init(72); //延时初始化 LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口 LCD_Init(); //初始化LCD usmart_dev.init(72); //初始化USMART KEY_Init(); //按键初始化 MYDMA_Config(DMA1_Channel4,(u32)&USART1->DR,(u32)SendBuff,5168); //DMA1通道4,外设为串口1,存储器为SendBuff,长度5168. POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色 LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"WarShip STM32"); LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"DMA TEST"); LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK"); LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2012/9/8"); LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"KEY0:Start"); //显示提示信息 j=sizeof(TEXT_TO_SEND); for(i=0;i<5168;i++)//填充ASCII字符集数据 { if(t>=j)//加入换行符 { if(mask) { SendBuff=0x0a; t=0; }else { SendBuff=0x0d; mask++; } }else//复制TEXT_TO_SEND语句 { mask=0; SendBuff=TEXT_TO_SEND[t]; t++; } } POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色 i=0; while(1) { t=KEY_Scan(0); if(t==KEY_RIGHT)//KEY0按下 { LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"Start Transimit...."); LCD_ShowString(60,170,200,16,16," %");//显示百分号 printf("\r\nDMA DATA:\r\n"); delay_ms(5); USART1->CR3=1<<7; //使能串口1的DMA发送 MYDMA_Enable(DMA1_Channel4);//开始一次DMA传输！ //等待DMA传输完成，此时我们来做另外一些事，点灯 //实际应用中，传输数据期间，可以执行另外的任务 while(1) { if(DMA1->ISR&(1<<13))//等待通道4传输完成 { DMA1->IFCR|=1<<13;//清除通道4传输完成标志 break; } pro=DMA1_Channel4->CNDTR;//得到当前还剩余多少个数据 pro=1-pro/5168;//得到百分比 pro*=100; //扩大100倍 LCD_ShowNum(60,170,pro,3,16); } LCD_ShowNum(60,170,100,3,16);//显示100% LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"Transimit Finished!"); //提示传送完成 } i++; delay_ms(10); if(i==20) { LED0=!LED0;//提示系统正在运行 i=0; } } } 至此，DMA串口传输的软件设计就完成了。 26.4 下载验证 在代码编译成功之后，我们通过串口下载代码到ALIENTEK战舰STM32开发板上，可以看到LCD显示如图26.4.1所示：
图26.4.1 DMA实验测试图 伴随DS0的不停闪烁，提示程序在运行。我们打开串口调试助手，然后按KEY0，可以看到串口显示如图26.4.2所示的内容：
图26.4.2 串口收到的数据内容 上图中，接收到的数据，并没有进行换行，而实际上，我们的串口是发送了换行符的，这是SSCOM3.3串口调试助手的又一个小bug。大家可以换一个别的串口调试助手，一般都是可以收到整齐的数据的。 同时可以看到TFTLCD上显示了进度等信息，如图26.4.3所示：
26.4.3 DMA串口数据传输中 至此，我们整个DMA实验就结束了，希望大家通过本章的学习，掌握STM32的DMA使用。DMA是个非常好的功能，它不但能减轻CPU负担，还能提高数据传输速度，合理的应用DMA，往往能让你的程序设计变得简单。
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