STM32—DMA

1. DMA简介

• DMA（Direct Memory Access）直接存储器存取
• DMA可以提供外设和存储器或者存储器和存储器之间的高速数据传输，无须CPU干预，节省了CPU的资源
• 12个可配置的通道:DMA1(7个通道)、DMA2(5个通道)每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发
  • 如果DMA进行的是存储器到存储器的数据转运，比如我们想把Fash里的一批数据，转运到SRAM里去，那就需要软件触发，使用软件触发之后，DMA就会一股脑地，把这批教据，以最快的速度，全部转运完成
  • 那如果DMA进行的是外设到存储器的数据转运，那就不能一股脑地转运了，因为外设的数据是有一定时机的，所以这时我们就需要用硬件触发，比如转运ADC的数据，那就得ADC每个通道AD转换完成后，硬件触发一次DMA，之后DMA再转运，触发一次，转运一次，这样数据才是正确的
• STM32F103C8T6 DMA资源：DMA1（7个通道）

2.存储器映像

3.DMA框图

左上角这里是Cortex-M3内核，里面包含了CPU和内核外设等等，剩下的这所有东西，你都可以把它看成是存储器

Flash是主闪存，SRAM是运行内存，各个外设，都可以看成是寄存器，也是一种SRAM存储器

 为了高效有条理地访问存储器，这里设计了一个总线矩阵，右边这些是被动单元，它们的存储器只能被左边的主动单元读写，主动单元这里，内核有DCode和系统总线，可以访问右边的存储器，其中DCode总线是专门访问Hash的，系统总线是访问其他东西的，

另外，由于DMA要转运数据，所以DMA也必须要有访问的主动权，那主动单元，除了内核CPU，剩下的就是DMA总线了，DMA1有一条DMA总线，DMA2也有一条DMA总线，下面这还有一条DMA总线，这是以太网外设自己私有的DMA，这个可以不用管的

接着下面这里有个仲裁器，这个是因为，虽然多个通道可以转运数据，但是最终DMA总线只有一条，所以所有的通道都只能分时复用这一条DMA总线，如果产生了冲突，那就会由仲裁器，根据通道的优先级，来决定谁先用，谁后用，另外在总线矩阵这里，也会有个仲裁器，如果DMA和CPU都要访问同一个目标，那么DMA就会暂停CPU的访问，以防止冲突，不过总线仲裁器，仍然会保证CPU得到一半的总线带宽，使CPU也能正常的工作

下面这里是AHB从设备，也就是DMA自身的寄存器，因为DMA作为一个外设，它自己也会有相应的配置寄存器，这里连接在了总线右边的AHB总线上，所以DMA，即是总线短阵的主动单元，可以读写各种存储器，也是AHB总线上的被动单元，CPU通过这一条线路，就可以对DMA进行配置了

接着继续看这里，是DMA请求，请求就是触发的意思，这条线路右边的触发源，是各个外设，所以这个DMA请求就是DMA的硬件触发源，比如ADC转换完成、串口接收到数据，需要触发DMA转运数据的时候，就会通过这条线路，向DMA发出硬件触发信号，之后DMA就可以执行数据转运的工作了

4.DMA基本结构

• 第一个是起始地址，有外设端的起始地址，和存储器端的起始地址，这两个参数决定了数据是从哪里来，到哪里去的
• 第三个参数是数据宽度，这个参数的作用是，指定一次转运要按多大的数据宽度来进行，它可以选择字节Bvte、半字HalfWord和字Word，字节就是8位，也就是一次转运一个uint8 t，这么大的数据，半字是16位，就是一次转运一个uint16 t，字是32位，就是一次转运uint32 t，这么大，32位系统中一个字为4
• 第三个参数是地址是否自增，这个参数的作用是，指定一次转运完成后，下一次转运，是不是要把地址移动到下一个位置去，这就相当于是指针，p++，这个意思，

在传输计数器的右边，有一个自动重装器，这个自动重装器的作用就是，传输计数器减到0之后，是否要自动恢复到最初的值（传输计数器），它决定了转运的模式，如果不重装，就是正常的单次模式，如果重装，就是循环模式

下面这一块，就是DMA的触发控制了，触发，就是决定DMA需要在什么时机进行转运的，触发源，有硬件触发，和软件触发，具体选择哪个，由M2M这个参数决定

M2M就是Memory to Memory，当我们给M2M位1时，DMA就会选择软件触发，这个软件触发并不是调用某个函数一次，触发一次，它这个软件触发的执行逻辑是，以最快的速度，连续不断地触发DMA，争取早目把传输计数器清零，完成这一轮的转换，这里的软件触发，和我们之前外部中断和ADC的软件触发可能不太一样，你可以把他理解成连续触发，

这个软件触发和循环模式，不能同时用，因为软件触发就是想把传输计数器清零，循环模式是清零后自动重装，如果同时用的话，那DMA就停不下来了，软件触发一般适用于存储器到存储器的转运，因为存储器到存储器的转运，是软件启动、不需要时机，并且想尽快完成任务

当M2M位给0，那就是使用硬件触发了，硬件触发源可以选择ADC、串口、定时器等等，使用硬件触发的转运，一般都是与外设有关的转运，这些转运需要一定的时机，比如ADC转换完成、串口收到数据、定时时间到等等，所以需要使用硬件触发，在硬件达到这些时机时，传一个信号过来，来触发DMA进行转运

开关控制：也就是DMA_Cmd函数，当给DMA使能后，DMA就准备就绪，可以进行转运了，DMA进行转运，有几个条件

• 第一，就是开关控制，DMA_Cmd必须使能
• 第二，就是传输计数器必须大于0
• 第三，就是触发源，必须有触发信号，

触发一次，转运一次，传输计数器自减一次，当传输计数器等手0，且没有自动重装时，这时无论是否触发，DMA都不会再进行转运了，此时就需要DMA_Cmd，给DISABLE，关闭DMA，再为传输计数器写入一个大于0的数，再DMA_Cmd，给ENABLE，开启DMA，DMA才能继续工作

注意一下，写传输计数器时，必须要先关闭DMA，再进行，不能在DMA开启时，写传输计数器，这是手册里的规定

5.DMA请求

也就是DMA的触发控制部分

这张图是DMA1的请求映像，下面是DMA的7个通道，每个通道都有一个数据选择器，可以选择硬件触发或软件触发，他把EN位画在了数据选择器的侧边，一般数据选择器的侧边是输入选择控制位，难道这里的意思是，EN!给1“选择硬件触发，EN给0，选择软件触发吗，这显然不对，而且它左边这里写的是软件触发(MEM2MEM位)，难道M2M位是软件触发吗

M2M位是数据选择器的控制位，用于选择是硬件触发还是软件触发

EN位是开关控制，EN=0时不工作，EN=1时工作，EN并不是数据选择器的控制位，而且决定这个数据选择器要不要工作

然后软件触发后面跟个M2M位的意思应该是，当M2M位与1时，选择软件触发

然后继续看左边的硬件触发源，这里是外设请求信号，可以看到，每个通道的硬件触发源都是不同的，如果你需要用ADC1来触发的话，那就必须选择通道1，因为每个通道的硬件触发源都不同，所以如果你想使用某个硬件触发源的话，就必须使用窗所在的通道

而如果使用软件触发的话，那通道就可以任意选择了，因为每个通道的软件触发都是一样的

这里通道1的硬件触发是ADG1、定时器2的通道3和定时器4的通道1，那到底是选择哪个触发源呢？这个是对应的外设是否开启了DMA输出来决定的，比如你要使用ADC1，那会有个库函数叫ADC_DMACmd,必须使用这个库函数开启ADC1的这:路输出，它才有效,所以这三个触发源，具体使用哪个，取决于你把哪个外设的DMA输出开启了，如果3个都开启了，那这边是个或门，理论上3个硬件都可以进行触发，不过一般情况下，我们都是开启其中一个

之后，这7个触发源，进入到仲裁器，进行优先级判断，最终高生内部的DMA1请求，这个优先级的判断，类似于本断的优先级，默认优先级是通道号越小，优先级越高，当然也可以在程京束配置优先级

6.数据宽度与对齐

如果你把小的数据转到关的里面去”高位就会补0，如果把大的数据转到小的里面去高位就会舍弃掉

7.数据转运+DMA

• 如果你左边不自增，右边自增，效果就是这样的，转运完成后，DataB的所有数据都会等于DataA[0]
• 如果左边自增，右边不自增，那效果就是这样的，转运完成后，DataB[0]等于DataA的最后一个数，DataB其他的数不变，
• 如果左右都不自增，那就一直是DataA[0]转到DataB[0]，其他的数据不变

之后，这里的方向参数，那显然就是外设站点转运到存储器站点了，当然如果你想把DataB的数据转运到DataA，那可以把方向参数换过来，这样就是反向转运了

然后是传输计数器和是否要自动重装，在这里，显然要转运7次，所以传输计数器给7，自动重装暂时不需要

之后触发选择部分，因为这是存储器到存储器的数据转运，是不需要等待硬件时机的，尽快转运完成就行了，那最后，调用DMACmd，给DMA使能，转运7次之后，传输计数器自减到0，DMA停止，转运完成，这里的数据转运是一种复制转运，转运完成后DataA的数据并不会消失， 这个过程相当于是把DataA的数据复制到了DataB的位置 

8.ADC扫描模式+DMA

最后是触发选择，这里ADC DR的值是在ADC单个通道转换完成后才会有效，所以DMA转运的时机，需要和ADC单个通道转换完成同步，所以DMA的触发要选择ADC的硬件触发

最后硬件触发这里要说明一下，ADC扫描模式，在每个单独的通道转换完成后，没有任何标志位，也不会触发中断，所以我们程序不太好判断，某一个通道转换完成的时机是什么时候，但是根据我的研究，虽然单个通道转换完成后，不产生任何标志位和中断，但是它应该会产生DMA请求，去触发DMA转运