MCU微課堂

CKS32F107xx DMA控制器

第五十二期 2025.02.18

DMA簡(jiǎn)介

直接存儲(chǔ)器存取(DMA)用來提供在外設(shè)和存儲(chǔ)器之間或者存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。無須CPU干預(yù)，數(shù)據(jù)可以通過DMA快速地移動(dòng)，這就節(jié)省了CPU的資源來做其他操作。兩個(gè)DMA控制器有12個(gè)通道(DMA1有7個(gè)通道，DMA2有5個(gè)通道)，每個(gè)通道專門用來管理來自于一個(gè)或多個(gè)外設(shè)對(duì)存儲(chǔ)器訪問的請(qǐng)求。還有一個(gè)仲裁器來協(xié)調(diào)各個(gè)DMA請(qǐng)求的優(yōu)先權(quán)。

DMA主要特性

12個(gè)獨(dú)立的可配置的通道(請(qǐng)求):DMA1有7個(gè)通道，DMA2有5個(gè)通道；

每個(gè)通道都直接連接專用的硬件DMA請(qǐng)求，每個(gè)通道都同樣支持軟件觸發(fā)。這些功能通過軟件來配置；

在同一個(gè)DMA模塊上，多個(gè)請(qǐng)求間的優(yōu)先權(quán)可以通過軟件編程設(shè)置(共有四級(jí)：很高、高、中等和低)，優(yōu)先權(quán)設(shè)置相等時(shí)由硬件決定(請(qǐng)求0優(yōu)先于請(qǐng)求1，依此類推)；

獨(dú)立數(shù)據(jù)源和目標(biāo)數(shù)據(jù)區(qū)的傳輸寬度(字節(jié)、半字、全字)，模擬打包和拆包的過程。源和目標(biāo)地址必須按數(shù)據(jù)傳輸寬度對(duì)齊；

支持循環(huán)的緩沖器管理；

每個(gè)通道都有3個(gè)事件標(biāo)志(DMA半傳輸、DMA傳輸完成和DMA傳輸出錯(cuò))，這3個(gè)事件標(biāo)志邏輯或成為一個(gè)單獨(dú)的中斷請(qǐng)求；

存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器間的傳輸；

外設(shè)和存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器和外設(shè)之間的傳輸；

閃存、SRAM、外設(shè)的SRAM、APB1、APB2和AHB外設(shè)均可作為訪問的源和目標(biāo)；

可編程的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)目：最大為65535。

DMA通道

每個(gè)通道都可以在有固定地址的外設(shè)寄存器和存儲(chǔ)器地址之間執(zhí)行DMA傳輸。DMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是可編程的，最大達(dá)到65535。包含要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)量的寄存器，在每次傳輸后遞減。

1、可編程的數(shù)據(jù)量

外設(shè)和存儲(chǔ)器的傳輸數(shù)據(jù)量可以通過DMA_CCRx寄存器中的PSIZE和MSIZE位編程。

2、指針增量

通過設(shè)置DMA_CCRx寄存器中的PINC和MINC標(biāo)志位，外設(shè)和存儲(chǔ)器的指針在每次傳輸后可以有選擇地完成自動(dòng)增量。當(dāng)設(shè)置為增量模式時(shí)，下一個(gè)要傳輸?shù)牡刂穼⑹乔耙粋€(gè)地址加上增量值，增量值取決與所選的數(shù)據(jù)寬度為1、2或4。第一個(gè)傳輸?shù)牡刂肥谴娣旁贒MA_CPARx/DMA_CMARx寄存器中地址。在傳輸過程中，這些寄存器保持它們初始的數(shù)值，軟件不能改變和讀出當(dāng)前正在傳輸?shù)牡刂?它在內(nèi)部的當(dāng)前外設(shè)/存儲(chǔ)器地址寄存器中)。

當(dāng)通道配置為非循環(huán)模式時(shí)，傳輸結(jié)束后(即傳輸計(jì)數(shù)變?yōu)?)將不再產(chǎn)生DMA操作。要開始新的DMA傳輸，需要在關(guān)閉DMA通道的情況下，在DMA_CNDTRx寄存器中重新寫入傳輸數(shù)目。

在循環(huán)模式下，最后一次傳輸結(jié)束時(shí)，DMA_CNDTRx寄存器的內(nèi)容會(huì)自動(dòng)地被重新加載為其初始數(shù)值，內(nèi)部的當(dāng)前外設(shè)/存儲(chǔ)器地址寄存器也被重新加載為DMA_CPARx/DMA_CMARx寄存器設(shè)定的初始基地址。

3、通道配置過程

下面是配置DMA通道x的過程(x代表通道號(hào))：

在DMA_CPARx寄存器中設(shè)置外設(shè)寄存器的地址。發(fā)生外設(shè)數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求時(shí)，這個(gè)地址將是數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑椿蚰繕?biāo)。

在DMA_CMARx寄存器中設(shè)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址。發(fā)生外設(shè)數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求時(shí)，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將從這個(gè)地址讀出或?qū)懭脒@個(gè)地址。

在DMA_CNDTRx寄存器中設(shè)置要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。在每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸后，這個(gè)數(shù)值遞減。

在DMA_CCRx寄存器的PL[1:0]位中設(shè)置通道的優(yōu)先級(jí)。

在DMA_CCRx寄存器中設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颉⒀h(huán)模式、外設(shè)和存儲(chǔ)器的增量模式、外設(shè)和存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)寬度、傳輸一半產(chǎn)生中斷或傳輸完成產(chǎn)生中斷。

設(shè)置DMA_CCRx寄存器的ENABLE位，啟動(dòng)該通道。

一旦啟動(dòng)了DMA通道，它既可響應(yīng)連到該通道上的外設(shè)的DMA請(qǐng)求。當(dāng)傳輸一半的數(shù)據(jù)后，半傳輸標(biāo)志(HTIF)被置1，當(dāng)設(shè)置了允許半傳輸中斷位(HTIE)時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求。在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，傳輸完成標(biāo)志(TCIF)被置1，當(dāng)設(shè)置了允許傳輸完成中斷位(TCIE)時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求。

4、循環(huán)模式

循環(huán)模式用于處理循環(huán)緩沖區(qū)和連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸(如ADC的掃描模式)。在DMA_CCRx寄存器中的CIRC位用于開啟這一功能。當(dāng)啟動(dòng)了循環(huán)模式，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)目變?yōu)?時(shí)，將會(huì)自動(dòng)地被恢復(fù)成配置通道時(shí)設(shè)置的初值，DMA操作將會(huì)繼續(xù)進(jìn)行。

5、存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式

DMA通道的操作可以在沒有外設(shè)請(qǐng)求的情況下進(jìn)行，這種操作就是存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式。當(dāng)設(shè)置了DMA_CCRx寄存器中的MEM2MEM位之后，在軟件設(shè)置了DMA_CCRx寄存器中的EN位啟動(dòng)DMA通道時(shí)，DMA傳輸將馬上開始。當(dāng)DMA_CNDTRx寄存器變?yōu)?時(shí)，DMA傳輸結(jié)束。存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式不能與循環(huán)模式同時(shí)使用。

中斷

每個(gè)DMA通道都可以在DMA傳輸過半、傳輸完成和傳輸錯(cuò)誤時(shí)產(chǎn)生中斷。為應(yīng)用的靈活性考慮，通過設(shè)置寄存器的不同位來打開這些中斷。

表1 DMA中斷請(qǐng)求

DMA請(qǐng)求映射

DMA1控制器

從外設(shè)(TIMx[x=1、2、3、4]、ADC1、SPI1、SPI/I2S2、I2Cx[x=1、2]和USARTx[x=1、2、3])產(chǎn)生的7個(gè)請(qǐng)求，通過邏輯或輸入到DMA控制器，這意味著同時(shí)只能有一個(gè)請(qǐng)求有效。參見表2各個(gè)通道的DMA1請(qǐng)求一覽。

表1 DMA中斷請(qǐng)求

DMA2控制器

從外設(shè)(TIMx[5、6、7、8]、ADC3、SPI/I2S3、UART4、USART6、DAC通道1、2和SDIO)產(chǎn)生的5個(gè)請(qǐng)求，經(jīng)邏輯或輸入到DMA2控制器，這意味著同時(shí)只能有一個(gè)請(qǐng)求有效。參見表3的各個(gè)通道的DMA2請(qǐng)求一覽。外設(shè)的DMA請(qǐng)求，可以通過設(shè)置相應(yīng)外設(shè)寄存器中的DMA控制位，被獨(dú)立地開啟或關(guān)閉。

表3 各個(gè)通道的DMA2請(qǐng)求一覽