STM32F0单片机快速入门八 聊聊 Coolie DMA

  1. 苦力 DMA

世上本没有路,走的人多了,便成了路。世上本没有 DMA,需要搬运的数据多了,便有了 DMA。

大多数同学应该没有在项目中用过这个东西,因为一般情况下也真不需要这个东西。在早期的单片机中也不存在DMA模块。再加上很多谈 DMA 的文章,一上来就先来一个总线架构图,然后来一大堆让人生畏的词儿:共享总线,仲裁器,指针增量,对齐,中断 … 好吧,每一个词都能吓跑一批胆小的。

真的需要这么复杂吗?就好比我们学开车一样,能不能先别去尝试弄懂发动机的原理,直接挂档踩油门走起来呢?

DMA是很简单的一个模块,首先他的功能单一,就是把数据从一个地方搬运到另一个地方,再一个它的用法也很简单,我们还是先从一个例子说起:

我们用 Keil 打开下面这个工程:

STM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Projects\STM32F030R8-Nucleo\Examples\DMA\DMA_FLASHToRAM\MDK-ARM\Project.uvprojx

如图,有一些存储在 Flash 的数据需要搬运到 RAM 区的一个数组。通常我们可以用如下的代码实现:

for(i=0;i<BUFFER_SIZE;i++)

aDST_Buffer[i] = aSRC_Const_Buffer[i];

上面这个操作是 CPU 亲自完成的,首先把数据装进自己的寄存器,再把寄存器中的数据存放到目的地址。在例中所示这种数据比较少的情况下,这种搬运工作可以说瞬间就完成了。但如果数据量比较大,比如说要往显示屏刷新显示数据,就要占用 CPU 大量的时间了。这时候 CPU 就可以叫来 DMA 来干这件苦差事。DMA 就是芯片中的苦力集中营。

跟苦力需要交代清楚的最基本的事情就是:从哪儿搬到哪儿,货物有多少,搬一次还是有货物源源不断的到来,需要循环不断的搬。

让我们看一下代码,主程序非常简单,调用 DMA_Config(); 进行了一下配置后就自己该干嘛干嘛去了。

  1. 代码

像串口工程代码声明了串口类型的 Handle一样,这里声明了一个 DMA 类型的 Handle 来负责 DMA 模块的处理。

DMA_HandleTypeDef     DmaHandle;

需要注意的地方:

__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();

使能模块时钟,使能模块时钟,使能模块时钟!重要的事情要说3遍。在使用任何一个模块之前首先要使能该模块的时钟,这是经常被忘记的一件事儿。这个功能在老型号单片机里是没有的。在不使用某模块时,彻底关断其时钟可以达到最大节省功耗的目的。

初始化参数(DmaHandle.Init.):

Direction  从外设到内存,从内存到内存,还是从内存到外设?

PeriphInc  每传完一个数后外设地址是否自增1

MemInc  每传完一个数后内存地址是否自增1

PeriphDataAlignment  外设地址对齐方式,Byte,Halfword or Word

MemDataAlignment  内存地址对齐方式,Byte,Halfword or Word

Mode  单次,还是循环模式

Priority  优先级

初始化参数(DmaHandle.Instance):

DMA模块中有多个通道,此参数指明使用哪一个通道。

这个代码调用 HAL_DMA_Start_IT 这个函数启动了 DMA 传输,当数据搬运完后会产生一个完成中断,并调用回调函数 TransferComplete。在HAL层驱动中,已经完成了 DMA 中断所要做的基本处理,比如根据中断类型清除相应中断标志等。在回调函数中用户可以什么都不做,也可以根据需要添加代码,比如此例中用点亮 LED 灯的方式来标志传输完成。

  1. 串口如何使用 DMA 传输

前面的例子是用软件的方式触发 DMA 传输,在应用中经常会用到由某个事件触发的情况。比如通过串口发送,接收中断来触发 DMA 传输。

我们打开下面这个例子:

STM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Projects\STM32F030R8-Nucleo\Examples\UART\UART_TwoBoards_ComDMA\MDK-ARM\ Project.uvprojx

在串口初始化的回调函数 HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)中:

a 声明了两个 DMA 类型的 Handle: hdmatx 和 hdmarx

b 初始化这两个 Handle

c 把这两个 Handle 和串口的 UartHandle 连接起来

__HAL_LINKDMA(huart, hdmatx, hdma_tx);

__HAL_LINKDMA(huart, hdmarx, hdma_rx);

在串口及其关联 DMA 通道初始化完成后,既可以启动DMA方式的接收和发送。从下图中可以看到接收 HAL_UART_Receive_DMA 的调用过程,发送调用过程类似:

下图是UART中断,和DMA中断的触发调用过程。USART1模块产生错误时仍然进USART1的中断向量,DMA模块传输完成或传输过程中产生错误时进 DMA 中断向量。

如果没有迫切的需要,DMA 模块了解一下就行了。没有必要在细节上过多纠缠,即使现在搞懂了,过两三个月估计也忘了。建议在真正用到大量数据传输时再仔细研究和优化相关代码。

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参考资料:

PM0215  STM32F0xxx Cortex-M0 programming manual

UM1785 Description of STM32F0 HAL and low-layer drivers

STM32F030 Datasheet

STM32F030 Reference Manual

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