リファレンス チュートリアル:[8-1] DMA ダイレクト メモリ アクセス_bilibili_bilibili
1. DMA (ダイレクト メモリ アクセス) ダイレクト メモリ アクセス:
(1) DMA は、CPU の介入なしでペリフェラルとメモリ、またはメモリとメモリの間で高速データ転送を実現し、CPU リソースを節約します。
(2) 12 個の独立して構成可能なチャネル: DMA1 (7 チャネル)、DMA2 (5 チャネル)。
(3) 各チャネルはソフトウェア トリガーと特定のハードウェア トリガーをサポートします。
(4) STM32F103C8T6 の DMA リソース: DMA1 (7 チャネル)。
2. 記憶イメージ:
| タイプ |
初期アドレス |
メモリ |
使用 |
| ROM（電源を切っても失われない） |
0x0800 0000 |
プログラムメモリ フラッシュ |
コンパイルしたプログラムコードとC言語の定数データ（const修飾変数など）を格納 |
| 0x1FFF F000 |
システムメモリ |
シリアル ポート ダウンロード用のブートローダーを保存する |
|
| 0x1FFF F800 |
オプションバイト |
一部の構成パラメータをプログラム コードから独立して保存する |
|
| RAM (電源を切ると失われます) |
0x2000 0000 |
実行メモリ SRAM |
動作中に一時変数を保存する |
| 0x4000 0000 |
周辺レジスタ |
各ペリフェラルの設定パラメータを保存する |
|
| 0xE000 0000 |
コアペリフェラルレジスタ |
カーネルの各ペリフェラルの構成パラメータを保存します |
3. DMA ブロック図:
(1) 左上のカーネルを除き、その他のモジュールは基本的にメモリとみなすことができます。
(2) STM32 はメモリに効率的かつ順序正しくアクセスするために、バス マトリクスを設計しました。バス マトリクスの左端はメモリへのアクセス権を持つアクティブ ユニット、右端はパッシブ ユニットであり、そのメモリは左側のアクティブなユニットのみが読み取ることができます。
①カーネルは、DCode とシステム バスを介して右側のメモリにアクセスできます (DCode バスは特にフラッシュへのアクセスに使用され、システム バスはその他のメモリへのアクセスに使用されます)。
② DMA はデータ転送を行う必要があるため、アクセスの主導権も DMA が持つ必要があり、DMA は DMA バスを介して右側のメモリにアクセスできます。 DMA には複数のチャネルがあり、各チャネルのデータ転送のソース アドレスと宛先アドレスを個別に設定できるため、CPU から独立して動作できます。アービタは、どのチャネルが DMA バスを使用するかを決定するために使用されます。同じ DMA 内のチャネルは 1 つの DMA バスのみをタイムシェアできます。競合が発生した場合、アービタ チャネルの優先順位に従って割り当てられます。
③ バス マトリックスにもアービターがあり、DMA と CPU の両方が同じターゲットにアクセスする必要がある場合、CPU のアクセスは一時停止されますが、バス アービターは CPU がバス帯域幅の半分を確保できるようにして、CPU がアクセスできるようにします。普通に働きます。
④CPU または DMA がフラッシュに直接アクセスする場合、フラッシュの読み取りのみ可能ですが、SRAM は実行メモリであり、自由に読み書きできます。
(3) DMA 内に AHB スレーブ デバイスがあります。これは、AHB バスに接続されている DMA 自体のレジスタです。 CPU は AHB に入ることができます。システム バスを介して DMA が設定されるようにします。
(4)右側のペリフェラルは DMA にリクエストを送信でき、これにより DMA がデータを転送します。。 (ペリフェラルを構成する場合、DMA チャネルを開いてリクエストを DMA に送信する必要があります)
4. DMA の基本構造:
(1) DMA のデータ転送方向は、ペリフェラルからメモリ、メモリからペリフェラル、またはメモリからメモリのいずれかになります。
(2) データ転送の開始点と終了点には、次の 3 つの関連パラメータがあります。
①最初のパラメータは開始アドレスで、転送する必要がある最初のデータのアドレスと受信を担当するアドレスを指します。データのアドレス。
② 2 番目のパラメータはデータ幅です。このパラメータは一度に転送されるデータのビット数を指定します。
③ 3 番目のパラメータはアドレスをインクリメントするかどうかです。1 回のデータ転送後、次の転送でアドレスを移動する必要があるかどうかを指定します。次の位置への特定の移動ステップ サイズは、 データ幅によって決まります。 (通常、レジスタ側ではアドレスをインクリメントする必要はありませんが、メモリ側ではアドレスをインクリメントする必要があります)
(3)送信カウンタはデクリメント カウンタであり、データ転送回数を指定するために使用されます。カウンタ値が0、開始点 / 終了点の「自動インクリメント アドレス」は、次のデータ転送に備えて開始アドレスに復元されます。自動リローダーはカウンターを復元するかどうかを決定します。値が 0 に達すると初期値に戻ります。、 シングルショット モード (転送カウンターの値) に対応します。転送完了後に自動的にリセットされず、DMA は一時的に動作を停止します) およびループ モード (1 ラウンドの転送後、転送カウンタは初期値に設定され、DMA はすぐに次の転送ラウンドを開始します)。
(4)DMA には、ソフトウェア トリガーとハードウェア トリガーという 2 つのトリガー方法があります。M2M=1 の場合、DMA はソフトウェア トリガーを選択し、M2M=0 の場合、DMA はハードウェア トリガーを選択します。。
①ここでのソフトウェアトリガのロジックは、特定の関数を呼び出して一度トリガするのではなく、DMAが耐えられる範囲で最速で連続的にトリガを行うというものです（ソフトウェアトリガとループモードは同時に使用できません）。
② 通常、メモリとメモリ間のデータ転送はソフトウェアの選択によってトリガされます。
③ハードウェアトリガソースはADC、シリアルポート、タイマ等を選択できます。これらのモジュールを使用する場合はハードウェアトリガを選択してください。
④DMA がトリガを受信し、送信カウンタが 1 回減ります。
(5)DMA を開始するにはスイッチ制御が必要です。
(6)DMA 転送データの条件:
①DMA_CmdDMA を有効にする。
②送信カウンタの値は0より大きくなければなりません。
③需要有触发信号。
(7)転送カウンタが 0 で、自動リロードがない場合、DMA は転送カウンタが 0 であるかどうかに関係なく処理しません。トリガー信号かどうか。トランスシップメントの場合、 は DMA_Cmd を使用して DMA をオフにし、送信カウンタに 0 より大きい値を与えてから、DMA_Cmd を使用して DMA を有効にする必要があります。 をクリックして次の積み替えを開始します。
5. DMA リクエスト:
(1) DMA がハードウェアによってトリガーされる場合、DMA を要求しているペリフェラルは、DMA に対して独自のチャネルを開く必要があります。 たとえば、ADC1 DMA がリクエストを送信する必要がある場合、ADC1 を設定するときに、ADC1 と DMA の間のチャネルを開く必要があります。
(2) DMA の各チャネルは異なるハードウェア トリガ ソースに対応しており、自由に一致させることはできません。
6. データ幅と配置:
7. DMA データ転送:
(1) 以下の図を参照して、SRAM の配列 DataA を SRAM の別の配列 DataB に転送します。
①開始点の開始アドレスはDataA配列の先頭アドレス、終了点の開始アドレスはDataB配列の先頭アドレス、転送データ幅は8ビット、各転送で1要素のみ転送; 明らかに、アドレスは転送プロセス中にインクリメントされる必要があります。
②方向パラメータは、DataA から DataB へのデータ転送を表す必要があります。
③Data 配列は 7 要素あり、送信カウンタの初期値は 7 です。自動リロードは必要ありません（単純な値のコピーは 1 回だけで済みます）。
④メモリとメモリ間のデータ転送はソフトウェアによってトリガーできます。
(2) 以下の図のように線を接続し、OLED ディスプレイのプロジェクト フォルダーをテンプレートとしてコピーして使用します。
(3) MyDMA.h ファイルと MyDMA.c ファイルをプロジェクトの System グループに追加して、DMA モジュールのコードをカプセル化します。
①MyDMA.hファイル：
#ifndef __MyDMA_H
#define __MyDMA_H
void MyDMA_Init(uint32_t AddrA, uint32_t AddrB, uint16_t Size);
void MyDMA_Transfer(void);
#endif②MyDMA.cファイル：
#include "stm32f10x.h" // Device header
uint16_t MyDMA_Size; //记录传入的Size值（一轮转运的数据个数/传输计数器初值）
void MyDMA_Init(uint32_t AddrA, uint32_t AddrB, uint16_t Size)
{
MyDMA_Size = Size; //记录传入的Size值（一轮转运的数据个数/传输计数器初值）
//开启DMA的时钟
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
//初始化传输参数
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = AddrA; //起点的起始地址（起点的基地址）
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; //每次转运1个字节
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Enable; //起点的地址自增
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = AddrB; //终点的起始地址（终点的基地址）
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //每次转运1个字节
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //终点的地址自增
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = Size; //传输计数器初值
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; //单次模式（计数器自减为0，一轮转运结束）
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //外设站点（DMA_PeripheralBaseAddr）作为数据源（方向参数）
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Enable; //使用软件触发（DMA开启后，只要传输计数器的值不为0，转运会一直进行）
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //指定优先级（本例对优先级无要求）
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
//DMA1_Channel1：选择DMA1的通道1进行AddrA->AddrB的数据转运
//暂时不使能DMA，需要数据转运时调用MyDMA_Transfer函数即可
//DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
}
void MyDMA_Transfer(void)
{
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE); //失能DMA（修改传输计数器前需要关闭DMA）
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1, MyDMA_Size); //修改传输计数器的值（置为初值）
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); //使能DMA
//传输计数器的值被置为初值，由于是软件触发模式，DMA直接开始一轮数据转运
while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1) == RESET); //等待一轮转运完成，传输计数器自减为0后标志位会被置为1
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1); //清空标志位，为下一轮转运做准备
}(4) stm32f10x_dma.h ファイルには DMA 関連の関数があります。
[1]DMA_DeInit 関数: デフォルト設定を復元します。
[2]DMA_Init 関数: DMA を初期化します。
[3]DMA_StructInit 関数: 構造体にデフォルト値を割り当てます。
[4]DMA_Cmd 関数: DMA を有効にします (DMA もオフにします)。
[5]DMA_ITConfig 関数: 割り込み出力イネーブル。
[6]DMA_SetCurrDataCounter 関数: DMA 転送カウンターにデータを書き込みます。
[7]DMA_GetCurrDataCounter関数：DMA転送カウンタの値を返します。
[8]DMA_GetFlagStatus 関数: ステータス フラグ ビットを取得します。
[9]DMA_ClearFlag函数：清除标志位。
[10]DMA_GetITStatus関数：割り込みステータスを取得します。
[11]DMA_ClearITPendingBit 関数: 割り込み保留ビットをクリアします。
(5) 次のコードを main.c ファイルに貼り付けてコンパイルし、プログラムを開発ボードにダウンロードして、OLED 画面の表示を確認します。
#include "stm32f10x.h" // Device headerCmd
#include "OLED.h"
#include "MyDMA.h"
#include "Delay.h"
//DataA中的数据需要转运到DataB中
uint8_t DataA[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};
uint8_t DataB[] = {0, 0, 0, 0};
int main()
{
OLED_Init();
MyDMA_Init((uint32_t)DataA, (uint32_t)DataB, 4);
//将DMA的通道1配置为用于实现DataA->DataB的数据转运，一共转运4个数据）
OLED_ShowString(1, 1, "DataA:");
OLED_ShowString(3, 1, "DataB:");
OLED_ShowHexNum(1, 8, (uint32_t)DataA, 8); //显示数组DataA的地址
OLED_ShowHexNum(3, 8, (uint32_t)DataB, 8); //显示数组DataB的地址
//STM32中的地址都是32位的
//OLED_ShowHexNum不能接收地址类型数据，需要强制类型转换
while(1)
{
/*改变DataA数组元素的值*/
DataA[0] ++;
DataA[1] ++;
DataA[2] ++;
DataA[3] ++;
OLED_ShowHexNum(2, 1, DataA[0], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 4, DataA[1], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 7, DataA[2], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 10, DataA[3], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 1, DataB[0], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 4, DataB[1], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 7, DataB[2], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 10, DataB[3], 2);
Delay_ms(1000);
MyDMA_Transfer(); //启用DMA进行一轮数据转运（本例中和值拷贝的结果一样）
OLED_ShowHexNum(2, 1, DataA[0], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 4, DataA[1], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 7, DataA[2], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 10, DataA[3], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 1, DataB[0], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 4, DataB[1], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 7, DataB[2], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 10, DataB[3], 2);
Delay_ms(1000);
}
}8. ADC スキャン モード + DMA:
(1) ADC がトリガーされると、7 チャネルのアナログ電圧が順番に変換され、各チャネルの変換が完了した後、DMA は ADC のデータ レジスタの内容を転送するデータ転送を実行する必要があります。 SARM 配列の ADValue に変換すると、配列内の各要素はチャネルの電圧値に対応します。
①始点の開始アドレスはADC内のデータレジスタのアドレスであり、転送処理中にアドレスをインクリメントする必要はありません;終点の開始アドレスはADValue配列の先頭アドレスであり、アドレスは転送プロセス中にインクリメントする必要があります。
②転送データ幅は 16 ビットであり、ADC データレジスタの 16 ビットデータは 1 回のみ転送できます。
③ADC は合計 7 チャネルのアナログ値を変換し、送信カウンタの初期値は 7 になります。 ADC がシングル スキャン モードを採用している場合、DMA 転送カウンターは自動リロードを使用せず、 ADC をトリガーします。次回のときに DMA カウンターに値を割り当てるだけです。ADC が連続スキャン モードを採用している場合、DMA送信カウンタは a> (ADC が次の変換ラウンドを開始するとき、DMA も次のラウンドの変換を開始する必要があります)移行）。 自動リロードを使用するには
④DMA のトリガソースは ADC のハードウェアトリガとし、ADC はチャネルの変換が完了するたびに DMA リクエストを生成します。
(2) 以下の図のように線を接続し、AD マルチチャネル プロジェクト フォルダをテンプレートとしてコピーして使用します 。
(3) AD.h ファイルと AD.c ファイルを変更します。
①AD.hファイル：
#ifndef __AD_H
#define __AD_H
void AD_Init(void);
void AD_GetValue(void);
extern uint16_t AD_Value[4];
#endif②AD.c ファイル: (コードは ADC シングル変換および DMA シングル転送モードに従って構成されており、コメントにはADC 連続変換 DMA ループ モードに一致するモードの説明)
#include "stm32f10x.h" // Device header
uint16_t AD_Value[4]; //存放ADC1中4个通道的转换结果
void AD_Init(void)
{
//开启ADC、DMA和GPIO的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
//配置ADCCLK的分频器
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz
//配置PA0~PA3为模拟输入模式
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
//配置多路开关，将4个通道接入规则组
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); //通道0接入规则组
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5); //通道1接入规则组
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, 3, ADC_SampleTime_55Cycles5); //通道2接入规则组
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 4, ADC_SampleTime_55Cycles5); //通道3接入规则组
//配置AD转换器
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //独立模式
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //数据右对齐
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //不选择外部触发源（本例使用软件触发）
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; //单次转换
//ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; 可以使用连续转换模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE; //扫描模式
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4; //序列中的通道数为4
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
//初始化DMA传输参数
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR; //起点的起始地址是ADC1的数据寄存器
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; //每次转运2个字节（半字，STM32中1个字32位）
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //起点（寄存器）的地址不自增
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)AD_Value; //终点的起始地址是AD_Value数组首地址
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; //每次转运2个字节（半字，STM32中1个字32位）
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //终点（存储器）的地址自增
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4; //传输计数器初值（ADC1配置了4个通道，一共需要转运4个数据）
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; //单次模式（计数器自减为0，一轮转运结束）
//DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; ADC连续转换模式需要配合DMA循环模式
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //外设站点（DMA_PeripheralBaseAddr）作为数据源（方向参数）
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //使用硬件触发
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //指定优先级（本例对优先级无要求）
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
//DMA1_Channel1：ADC1的硬件触发接在DMA1的通道1上，只能选择DMA的通道1
//打开ADC1和DMA间的通道，允许ADC1向DMA发送请求
ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);
//使能DMA
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
//开关控制（开启ADC）和校准
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
ADC_ResetCalibration(ADC1); //复位校准
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET); //等待复位校准完成（复位完成后该位自动置为0）
ADC_StartCalibration(ADC1); //开始校准
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET); //等待校准完成（校准完成后该位自动置为0）
//ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); ADC连续转换模式下可以在初始化时就触发ADC，让ADC不停地进行转换
}
void AD_GetValue(void) //获取一次ADC1中4个通道的转换结果并存放在AD_Value数组中
{
//DMA循环模式下AD_Value数组中的值本来就不断更新，可以不需要AD_GetValue函数
//推荐使用ADC连续转换模式配合DMA循环模式，节省软件资源
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE); //失能DMA（修改传输计数器前需要关闭DMA）
DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1, 4); //修改传输计数器的值（置为初值）
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); //使能DMA
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //软件触发ADC进行转换
//扫描模式会将4个通道逐个转换一遍，每转换一个通道，数据寄存器更新一次，然后向DMA发送请求
//DMA将数据寄存器的数据转到AD_Value数组，ADC继续转换下一个通道，DMA传输计数器值-1
//DMA传输计数器值为0，说明4个通道的数据全部更新到AD_Value数组中，一轮转运完成
while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1) == RESET); //等待一轮转运完成，传输计数器自减为0后标志位会被置为1
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1); //清空标志位，为下一轮转运做准备
}(4) 次のコードを main.c ファイルに貼り付けてコンパイルし、プログラムを開発ボードにダウンロードし、main 関数のコメントに従ってデバッグします。
#include "stm32f10x.h" // Device headerCmd
#include "OLED.h"
#include "AD.h"
#include "Delay.h"
int main()
{
OLED_Init();
AD_Init();
OLED_ShowString(1,1,"AD0:");
OLED_ShowString(2,1,"AD1:");
OLED_ShowString(3,1,"AD2:");
OLED_ShowString(4,1,"AD3:");
while(1)
{
AD_GetValue(); //获取一次ADC1中4个通道的转换结果并存放在AD_Value数组中
OLED_ShowNum(1,5, AD_Value[0],4); //拧动电位器
OLED_ShowNum(2,5, AD_Value[1],4); //光敏传感器受到的光照越弱，模拟电压值越高
OLED_ShowNum(3,5, AD_Value[2],4); //热敏传感器受热越大，模拟电压值越低
OLED_ShowNum(4,5, AD_Value[3],4); //对射式红外传感器感应的光越弱，模拟电压值越高
Delay_ms(100); //更新显示的时间间隔
}
}