STM32-DMA数据传输（USART-ADC-数组）

一、DMA简介

DMA:直接存储器访问

• 主要功能：

  把数据从一个位置搬移到另外一个位置，而且不占用CPU，即在传输数据的时候， CPU 可以干其他的事情。
  数据传输支持从外设到存储器或者存储器到存储器，这里的存储器可以是 SRAM 或者是 FLASH。

  存储器到外设典型应用是：USART
  外设到存储器典型应用是：ADC
  
  DMA 控制器包含了 DMA1 和 DMA2，其中 DMA1 有 7 个通道， DMA2 有 5 个通道，这里的通道可以理解为传输数据的一种管道。

• 使用USART传输数据时

  数组的内容首先发送给CPU的CR1,CR2,CR3然后再发到串口

• 使用DMA传输数据

  只需要CPU给DMA下达一个指令，数组内容即可通过串口发送出去

二、DMA 功能框图

（一）DMA请求

如果外设要想通过 DMA 来传输数据，必须先给 DMA 控制器发送 DMA 请求， DMA 收到请求信号之后，控制器会给外设一个应答信号，当外设应答后且 DMA 控制器收到应答信号之后，就会启动 DMA 的传输，直到传输完毕

（二）DMA通道

• DM1请求映射
  
  如果使用串口，则对应通道2，3，4，5，6，7
  USART1的TX和RX分别对应DMA1的通道4和通道5（并不是随便使用）

• DMA2请求映射
  
  当多个DMA请求同时来的时候，则需要用到仲裁器来决定谁先执行

（三）DMA仲裁

仲裁器根据通道请求的优先级来启动外设/存储器的访问。

优先权管理分2个阶段：
● 软件：每个通道的优先权可以在DMA_CCRx寄存器中设置，有4个等级：
─ 最高优先级
─ 高优先级
─ 中等优先级
─ 低优先级
● 硬件：如果2个请求有相同的软件优先级，则较低编号的通道比较高编号的通道有较高的优先权。举个例子，通道2优先于通道4。

三、数据配置

• DMA初始化结构体
  

• DMA数据配置

  使用 DMA，最核心就是配置要传输的数据，包括数据从哪里来，要到哪里去，传输的数据的单位是什么，要传多少数据，是一次传输还是循环传输等等。

（一）数据从哪里来到哪里去？

• DMA_PeripheralBaseAddr

  外设地址，设定 DMA_CPAR 寄存器的值；一般设置为外设的数据寄存器地址，如果是存储器到存储器模式则设置为其中一个存储器地址。

• DMA_Memory0BaseAddr

  存储器地址，设定DMA_CMAR 寄存器值；一般设置为我们自定义存储区的首地址。—如果定义了一个数组，数组名即为首地址

• DMA_DIR

  传输方向选择，可选外设到存储器、存储器到外设。它设定 DMA_CCR 寄存器的DIR[1:0] 位的值。这里并没有存储器到存储器的方向选择，当使用存储器到存储器时，只需要把其中一个存储器当作外设使用即可。

  DMA_DIR：规定外设是作为数据传输的目的地还是来源（数据传输方向）

   DMA_DIR_PeripheralDST	外设作为数据传输的目的地
   DMA_DIR_PeripheralSRC	外设作为数据传输的来源
  

（二）数据要传多少，传输的单位是什么？

• DMA_BufferSize

  要传输的数据个数

• DMA_PeripheralInc

  如果配置为 DMA_PeripheralInc_Enable，使能外设地址自动递增功能，（比如说外设地址定义了一个数组，地址需要递增），一般外设都是只有一个数据寄存器，所以一般不会使能该位。

• DMA_MemoryInc

  如果配置为 DMA_MemoryInc_Enable，使能存储器地址自动递增功能（同样定义了一个数组，地址需要递增），我们自定义的存储区一般都是存放多个数据的，所以要使能存储器地址自动递增功能。

• DMA_PeripheralDataSize

  外设的数据宽度，可选字节 (8 位)、半字 (16 位) 和字 (32 位)—这是根据定义的外设变量位数来决定

• DMA_MemoryDataSize

  存储器数据宽度，可选字节 (8 位)、半字 (16 位) 和字 (32 位)–根据定义的存储器变量位数决定

  当外设和存储器之间传数据时，两边的数据宽度应该设置为一致大小

（三）什么时候传输结束?

• DMA_Mode

  DMA 传输模式选择，可选一次传输或者循环传输

  例如串口发送一个数组内容的数据就可以设置位单次传输
  例如我们的 ADC 采集是持续循环进行的，所以使用循环传输模式。

四、DMA三种应用

（一）从存储器到存储器（M-to-M）

当我们使用从存储器到存储器传输时，以内部 FLASH 向内部 SRAM 复制数据为例。

DMA 外设寄存器的地址对应的就是内部 FLASH（我们这里把内部 FALSH 当作一个外设来看）的地址， DMA存储器的地址就是我们自定义的变量（相当于一个缓冲区，用来存储来自内部 FLASH 的数据）的地址。

实验目的：
我们先定义一个静态的源数据，存放在内部 FLASH，然后使用 DMA 传输把源数据拷贝到目标地址上（内部 SRAM），最后对比源数据和目标地址的数据，看看是否传输准确

• 首先定义两个数组：一个作为外设，一个作为存储器

  内部FLASH是存放代码code
  内部SRAM是定义的变量

   /* 定义aSRC_Const_Buffer数组作为DMA传输数据源
    * const关键字将aSRC_Const_Buffer数组变量定义为常量类型
    * 表示数据存储在内部的FLASH中
    */
   const uint32_t aSRC_Const_Buffer[BUFFER_SIZE]= {
                                       0x01020304,0x05060708,0x090A0B0C,0x0D0E0F10,
                                       0x11121314,0x15161718,0x191A1B1C,0x1D1E1F20,
                                       0x21222324,0x25262728,0x292A2B2C,0x2D2E2F30,
                                       0x31323334,0x35363738,0x393A3B3C,0x3D3E3F40,
                                       0x41424344,0x45464748,0x494A4B4C,0x4D4E4F50,
                                       0x51525354,0x55565758,0x595A5B5C,0x5D5E5F60,
                                       0x61626364,0x65666768,0x696A6B6C,0x6D6E6F70,
                                       0x71727374,0x75767778,0x797A7B7C,0x7D7E7F80};
   /* 定义DMA传输目标存储器
    * 存储在内部的SRAM中																		
    */
   uint32_t aDST_Buffer[BUFFER_SIZE];
  

  aSRC_Const_Buffer[BUFFER_SIZE] 定义用来存放源数据，并且使用了 const 关键字修饰，即常量类型，使得变量是存储在内部 flash 空间上

• DMA初始化部分

  源地址和目标地址使用之前定义的数组首地址，传输的数据量为宏 BUFFER_SIZE 决定，源和目标地址指针地址递增，使用一次传输模式不能循环传输，因为只有一个 DMA 通道，优先级随便设置，最后调用 DMA_Init 函数完成 DMA 的初始化配置

   //存储器到存储器						
   void DMA_mtm_config(void)
   {
   	//1-要初始化结构体肯定要定义一个结构体变量
   	DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
   	//2、配置DMA时钟
   	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);//使能DMA1时钟 
   	
   	//数据从哪里来到哪里去（配置3个）
   	//源数据地址（把此数组看做外设）
   	DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr=(uint32_t)aSRC_Const_Buffer;//外设地址---是一个数组，数组名称就是首地址
   	//目标地址
   	DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr=(uint32_t)aDST_Buffer;//存储器地址 --是一个空数组
   	//方向：外设作为源地址
   	DMA_InitStruct.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC;//传输方式
   	
   	//传多少，单位是多少
   	DMA_InitStruct.DMA_BufferSize= BUFFER_SIZE;//传输数目（要传输多少个）
   	
   	DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Enable ;//外设地址递增
   	DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize= DMA_PeripheralDataSize_Word  ;//数据宽度，word是一个字32位
   	
   	//配置memory
   	DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable ;//内存地址递增
   	DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_Word ;
   	
   	
   	//配置模式和优先级
   	DMA_InitStruct.DMA_Mode=DMA_Mode_Normal ;//正常模式或者是循环模式
   	DMA_InitStruct.DMA_Priority=DMA_Priority_High ;//共有四种优先级
   	DMA_InitStruct.DMA_M2M=DMA_M2M_Enable;//刚好是M-M模式
   	DMA_Init(DMA1_Channel6, &DMA_InitStruct);
   	//M-T-M模式可以是任意的通道
   	
   	DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC6);//先将这个标志位清楚
   	//3、使能DMA
   	DMA_Cmd(DMA1_Channel6, ENABLE);
   	
   }
  

• 数据是否传输完成且无误，两个数组中的内容要进行比较

   /**
     * 判断指定长度的两个数据源是否完全相等，
     * 如果完全相等返回1，只要其中一对数据不相等返回0
   	*参数1是常量指针，是不变的
   	*参数2也是一个指针
   	*参数3是要比较多长
     */
   uint8_t Buffercmp(const uint32_t* pBuffer, 
                     uint32_t* pBuffer1, uint16_t BufferLength)
   {
     /* 数据长度递减 */
     while(BufferLength--)
     {
       /* 判断两个数据源是否对应相等 */
       if(*pBuffer != *pBuffer1)
       {
         /* 对应数据源不相等马上退出函数，并返回0 */
         return 0;
       }
       /* 递增两个数据源的地址指针 */
       pBuffer++;
       pBuffer1++;
     }
     /* 完成判断并且对应数据相对 */
     return 1;  
   }
  

• 主函数部分的内容：

   int main(void)
    {	
   	uint8_t status=0;
   	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
   	LED_Init();		  	//初始化与LED连接的硬件接口
   	
   	DMA_mtm_config();//DMA初始化
   	 //在比较之前最后先检测数据是否传送完毕：使用 DMA_GetFlagStatus(uint32_t DMAy_FLAG);函数
   	 //使用的DMA1通道6
   	 while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC6)==RESET);//如果返回值位reset表示还没哟传输成功
   	 
   	status=Buffercmp(aSRC_Const_Buffer,aDST_Buffer,BUFFER_SIZE);//返回值是一个8位的
   	if(status==0)//表示失败
   	{
   		LED0=0;
   	}
   	else//表示成功
   	{
   		LED1=0;
   	}
   	while(1)
   	{
   	}
    }
  

如果两个数组中的内容一样、则点亮LED1灯作为信号，反之传输失败则点亮LED0灯作为信号。
STM32-DMA(存储器到存储器传输数据)–代码链接

（二）从存储器到外设（M-to-P）

当我们使用从存储器到外设传输时，以串口向电脑端发送数据为例。 DMA 外设寄存器的地址对应的就是串口数据寄存器的地址， DMA 存储器的地址就是我们自定义的变量（相当于一个缓冲区，用来存储通过串口发送到电脑的数据）的地址。方向我们设置外设为目标地址

实验目的：
我们先定义一个数据变量，存于 SRAM 中，然后通过 DMA 的方式传输到串口的数据寄存器，然后通过串口把这些数据发送到电脑的上位机显示出来。

串口初始化部分不再赘述
stm32串口自定义协议接收一串十六进制数据

DMA代码部分：

• 首先需要定义一个发送数据的数组

   #define SendBuff_Size 5000
   u8 SendBuffe[SendBuff_Size];//定义一个发送数组
  

• DMA初始化工作

  因为数据是从存储器到串口，所以设置存储器为源地址，串口的数据寄存器为目标地址，要发送的数据有很多且都先存储在存储器中，则存储器地址指针递增，串口数据寄存器只有一个，则外设地址地址不变，两边数据单位设置成一致，传输模式可选一次或者循环传输，只有一个 DMA 请求，优先级随便设

   //Memory->p(USART->DR)
   //通过手册查询串口的DR寄存器偏移地址是：0x04则外设地址是USART1_BASE+0x04
   void USART1_DMA_mtp_config(void)
   {
   	//1-要初始化结构体肯定要定义一个结构体变量
   	DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
   	//2、配置DMA时钟（通过查看手册可以知道USART1_TX使用DMA1的通道4）
   	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);//使能DMA1通道4的时钟
   	
   	//3、数据从哪里来到哪里去（配置3个）
   	//外设地址（串口数据寄存器）--目标地址
   	DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr=(u32)&USART1->DR;//外设地址（或者USART1_BASE+0x04）
   	//存储器地址---源地址
   	DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr=(uint32_t)SendBuffe;//存储器地址（指向了数组首地址）
   	//方向：存储器到外设（外设串口作为目的地）
   	DMA_InitStruct.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralDST;//传输方式（MTP）
   	//规定外设是作为数据传输的目的地还是来源（数据传输方向）
   	//DMA_DIR_PeripheralDST	外设作为数据传输的目的地
   	//DMA_DIR_PeripheralSRC	外设作为数据传输的来源
   	
   	
   	//4、传多少，单位是多少
   	DMA_InitStruct.DMA_BufferSize= SendBuff_Size;//传输数目（数组的长度）
   	
   	//只有一个串口数据寄存器不需要递增，数组是U8类型,所以一次传输一个字节
   	DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Disable ;//外设地址b不需要递增
   	DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize= DMA_PeripheralDataSize_Byte  ;//数据宽度，u8类型，一个字节
   	
   	//配置memory（定义了一个数组，发送一个会继续下一个，所以地址是递增）
   	DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable ;//内存地址递增
   	DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_Byte  ;//一个字节
   	
   	
   	//5、配置模式和优先级
   	DMA_InitStruct.DMA_Mode=DMA_Mode_Normal ;//正常模式或者是循环模式
   	DMA_InitStruct.DMA_Priority=DMA_Priority_High ;//共有四种优先级
   	DMA_InitStruct.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable  ;//不使用M-M模式
   	DMA_Init(DMA1_Channel4, &DMA_InitStruct);//串口1TX是DMA通道4
   	//
   	
   	DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC4);//先将这个标志位清除
   	//6、使能DMA
   	DMA_Cmd(DMA1_Channel4, ENABLE);
   	
   }
  

• 主函数部分内容：

    int main(void)
    {	
  
   	 u16 i;
   	for(i=0;i<SendBuff_Size;i++)//对数组填充数据
   	{
   		SendBuffe[i]='b';
   	}
   	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
   	LED_Init();		  	//初始化与LED连接的硬件接口
   	uart_init(9600);
   	USART1_DMA_mtp_config();
   	 //等待串口发送数据（去usart头文件中找有关DMA的函数）
   	USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);
   	 //把定义的变量发送到串口，串口通过TX引脚发送出去
   	
   	while(1)
   	{
   			//为了证明dma不占用CPU此处让led闪烁
   			LED0=0;
   			delay_ms(100);
   			LED0=1;
   			delay_ms(100);
   	}
   }
  

实验现象：串口助手可以接收到5000个数据–数据均为字符b，与此同时LED0在不停的闪烁

STM32+DMA+串口发送数据（存储器到外设数据传输）-代码链接

（三）外设到存储器（P-to-M）

当我们使用从外设到存储器传输时，以 ADC 采集为例。 DMA 外设寄存器的地址对应的就是 ADC数据寄存器的地址ADC_DR， DMA 存储器的地址就是我们自定义的变量（用来接收存储 AD 采集的数据）的地址，方向我们设置外设为源地址。

STM32-ADC单通道采集数据（中断形式和DMA形式）–代码
代码参考ADC学习笔记整理部分