DMA

简介

DMA(Direct Memory Access，直接存储器访问) ，DMA 传输是将数据从一个地址空间复制到另外一个地址空间。CPU 只负责初始化这个传输动作，传输动作本身是由 DMA 控制器来实行和完成。

原理

一个完整的DMA传输过程必须经过DMA请求、DMA响应、DMA传输、DMA结束4个步骤。

1. DMA请求
   CPU对DMA控制器初始化，并向I/O接口发出操作命令，I/O接口提出DMA请求。
2. DMA响应
   DMA控制器对DMA请求判别优先级及屏蔽，向总线裁决逻辑提出总线请求。当CPU执行完当前总线周期即可释放总线控制权。此时，总线裁决逻辑输出总线应答，表示DMA已经响应，通过DMA控制器通知I/O接口开始DMA传输。
3. DMA传输
   DMA控制器获得总线控制权后，CPU即刻挂起或只执行内部操作，由DMA控制器输出读写命令，直接控制RAM与I/O接口进行DMA传输。
   在DMA控制器的控制下，在存储器和外部设备之间直接进行数据传送，在传送过程中不需要中央处理器的参与。开始时需提供要传送的数据的起始位置和数据长度。
4. DMA结束
   当完成规定的成批数据传送后，DMA控制器即释放总线控制权，并向I/O接口发出结束信号。当I/O接口收到结束信号后，一方面停 止I/O设备的工作，另一方面向CPU提出中断请求，使CPU从不介入的状态解脱，并执行一段检查本次DMA传输操作正确性的代码。最后，带着本次操作结果及状态继续执行原来的程序。

STM32标准库编程

DMA初始化结构体

结构体定义

typedef struct { //指定DMAy信道的外设基址     uint32_t DMA_PeripheralBaseAddr; //指定DMAy信道的内存基地址。     uint32_t DMA_MemoryBaseAddr; //指定这个外设是作为数据传输的目的地还是数据传输的来源     uint32_t DMA_DIR; //指定信道缓存的大小     uint32_t DMA_BufferSize; //指定外设地址寄存器是否递增     uint32_t DMA_PeripheralInc; //指定内存地址寄存器是否递增     uint32_t DMA_MemoryInc; //指定外设数据宽度。     uint32_t DMA_PeripheralDataSize; //指定内存数据宽度。     uint32_t DMA_MemoryDataSize; //指定DMAy信道x的操作模式。     uint32_t DMA_Mode; //指定DMAy信道x的软件优先级     uint32_t DMA_Priority; //指定DMAy通道x是否将在内存到内存传输中使用     uint32_t DMA_M2M; } DMA_InitTypeDef; 

结构体参数取值

• DMA_DIR
  指定这个外设是作为数据传输的目的地还是数据传输的来源

//外设作为数据传输的目的地 #define DMA_DIR_PeripheralDST              ((uint32_t)0x00000010) //外设作为数据传输的来源 #define DMA_DIR_PeripheralSRC              ((uint32_t)0x00000000) 

• DMA_PeripheralInc
  指定外设地址寄存器是否递增

//递增 #define DMA_PeripheralInc_Enable           ((uint32_t)0x00000040) //不递增 #define DMA_PeripheralInc_Disable          ((uint32_t)0x00000000) 

• DMA_MemoryInc
  指定内存地址寄存器是否递增

//递增 #define DMA_MemoryInc_Enable               ((uint32_t)0x00000080) //不递增 #define DMA_MemoryInc_Disable              ((uint32_t)0x00000000) 

• DMA_PeripheralDataSize
  指定外设数据宽度。

//一个字节(8位) #define DMA_PeripheralDataSize_Byte        ((uint32_t)0x00000000) //半个字(16位) #define DMA_PeripheralDataSize_HalfWord    ((uint32_t)0x00000100) //一个字(32位) #define DMA_PeripheralDataSize_Word        ((uint32_t)0x00000200) 

• DMA_MemoryDataSize
  指定内存数据宽度。

//一个字节(8位) #define DMA_MemoryDataSize_Byte            ((uint32_t)0x00000000) //半个字(16位) #define DMA_MemoryDataSize_HalfWord        ((uint32_t)0x00000400) //一个字(32位) #define DMA_MemoryDataSize_Word            ((uint32_t)0x00000800) 

• DMA_Mode
  指定DMAy信道x的操作模式。

//循环模式 #define DMA_Mode_Circular                  ((uint32_t)0x00000020) //普通模式 #define DMA_Mode_Normal                    ((uint32_t)0x00000000) 

• DMA_Priority
  指定DMAy信道x的软件优先级

//很高 #define DMA_Priority_VeryHigh              ((uint32_t)0x00003000) //高 #define DMA_Priority_High                  ((uint32_t)0x00002000) //中等 #define DMA_Priority_Medium                ((uint32_t)0x00001000) //低 #define DMA_Priority_Low                   ((uint32_t)0x00000000) 

• DMA_M2M
  指定DMAy通道x是否将在内存到内存传输中使用

//是 #define DMA_M2M_Enable                     ((uint32_t)0x00004000) //不是 #define DMA_M2M_Disable                    ((uint32_t)0x00000000) 

DMA串口编程的一般步骤

1. 配置NVIC分组
2. 初始化串口
   1. 使能相应的串口以及对应的GPIO时钟
   2. 配置NVIC结构体并应用
   3. 配置GPIO结构体并应用
   4. 配置Usart结构体并应用
   5. 使能串口中断(看你需要什么中断,eg:使用USART_IT_IDLE)
   6. 开启DMA接收
   7. 使能串口
3. 初始化DMA
   1. 使能相应的DMA时钟
   2. 配置DMA结构体并应用
   3. 使能DMA
4. 编写串口中断函数

示例代码

根据以上步骤书写代码，因为分文件书写这样看着会有点麻烦，所以我就将示例写在一个文件中，望各位大佬见谅

说明:
USART1与蓝牙进行连接，用于输入数据
USART2与PC进行连接，用于显示输入的数据

#include <stm32f10x.h> #include <string.h> #include <stdio.h> //缓冲区的大小 #define Buff_Size 1024    //此次接收结束的标志                   volatile char rec_end_flag; //接收二级缓存中的数量                volatile unsigned short count; //一级缓存,即DMA直接搬运数据的目的地             volatile char usart1_recv_buff[Buff_Size]; /*二级缓存，即某次传输结束后将一级缓存的数据拷贝到此， 方便继续开启DMA使用一级缓存接收数据而数据不会被覆盖*/ volatile char recv_buff[Buff_Size]; //设置NVIC的优先级分组 void NVIC_config(void) { NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); } //初始化串口以及GPIO void usart1_init(void) { //用于GPIO初始化的结构体     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //用于串口初始化的结构体     USART_InitTypeDef USART_InitStructure;      NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct; //1. 初始化结构体     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;     NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; //应用NVIC结构体 NVIC_Init(&NVIC_InitStruct); //2. 使能相应的串口以及对应的GPIO时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); //3. 配置GPIO结构体并应用 //初始化Usart1的Txd脚     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化Usart1的Rxd脚     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //应用GPIO结构体 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //4. 配置Usart结构体并应用 //初始化Usart1结构体     USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;     USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;     USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;     USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;     USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;     USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //5. 使能串口中断(看你需要什么中断,eg:使用USART_IT_IDLE) USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE); //USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //6. 开启DMA接收 USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Rx, ENABLE); //7. 使能串口 USART_Cmd(USART1, ENABLE); } //使用Debug的显示 void usart2_init(void) { //用于GPIO初始化的结构体     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //用于串口初始化的结构体     USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //开启该串口以及其对应GPIO的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE); //初始化Usart2的Txd脚     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化Usart2的Rxd脚     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化Usart2结构体     USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;     USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;     USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;     USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;     USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;     USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; USART_Init(USART2, &USART_InitStructure); //使能Usart1 USART_Cmd(USART2, ENABLE); } //初始化DMA void DMA1_init(void) {     DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; //1.使能DMA1时钟 RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); //将DMA的通道5的寄存器重设为缺省值 DMA_DeInit(DMA1_Channel5); //2. 配置DMA结构体并应用 //设置DMA源地址     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t) & (USART1->DR); //内存地址基地址     DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)usart1_recv_buff; //数据传输方向，从外设读取发送到内存     DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;      DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 1024; //DMA通道的DMA缓存的大小 //外设地址寄存器不递增     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //内存地址寄存器递增     DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //外设数据宽度为8位     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; //内存数据宽度为8位     DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //工作模式为正常模式     DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; //DMA通道 x拥有中等优先级     DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //此传输不是内存到内存传输     DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //根据DMA_InitStruct中指定的参数初始化DMAy通道x。 DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStructure); //3. 使能DMA DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE); } //串口1中断函数 void USART1_IRQHandler(void) { //判断是否为空闲中断 if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) == SET) { //数据接收完毕标志置1         rec_end_flag = 1; //关闭DMA，准备重新配置 DMA_Cmd(DMA1_Channel5, DISABLE); //clear DMA1 Channel5 global interrupt. DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_GL5); //计算接收数据长度         count = 1024 - DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel5); memcpy((void *)recv_buff, (void *)usart1_recv_buff, count); //重新配置 DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel5, 1024); DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE); //清除IDLE标志位         USART1->SR;         USART1->DR; } } //串口发送一个字符(调试使用) void usart_send_ch(USART_TypeDef *USARTx, char ch) { while (RESET == USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TC)) ; USART_SendData(USARTx, ch); } //串口发送字符串(调试使用) void usart_send_str(USART_TypeDef *USARTx, char *str, int length) { int i; for (i = 0; i < length; i++) { usart_send_ch(USARTx, *(str + i)); } //字符串末尾加换行rn char enter_str[] = {'r', 'n'}; for (i = 0; i < 2; i++) { usart_send_ch(USARTx, enter_str[i]); } } int main() { //  1. 配置NVIC分组 NVIC_config(); //  2. 初始化串口以及GPIO usart1_init(); //使用Debug的显示 usart2_init(); //  3. 初始化DMA DMA1_init(); //  4. 编写串口中断函数 //见USART1_IRQHandler while (1) { //如此次传输完成 if (rec_end_flag == 1) { //将二级缓存的数据发送到串口2进行显示输出 usart_send_str(USART2, (char *)recv_buff, count); //处理完数据后将标志置0等待下次传输结束             rec_end_flag = 0; } } } 

结果展示

手机端发送

发送了36个字符

PC端接收

36个字符加rn刚好38个字符，成功
接着又发送了长一点的数据，也没有任何问题

总结

使用DMA的好处就是可以不用占用CPU的资源，另外CPU进入串口的空闲中断(USART_IT_IDLE)会比串口的接收中断(USART_IT_RXNE)的次数要少。而且使用空闲中断完美的解决了接收任意长度的数据，如若大佬们认为以上代码有任何Bug或错请在评论指出，我也会不断的完善。