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MCUのDMA技術に

MCUのDMA技術に

DMA技術概要

CPUバスを経由せずに直接データを交換するDMA周辺機器やメモリ（またはメモリとメモリ）技術。MCUでは、DMAは、周辺データの処理効率を向上させる、CPUの処理圧力を低減することができる非常に重要な技術です。

コンセプト：

チャンネル：DMAチャネルは、周辺メモリのセットに対する要求を示します
データ・アラインメント：データ・ソースのソースおよび宛先アドレスは、アライメント転送幅を整列します
アービター：優先順位、同じハードウェア・ソフトウェア協調優先順位で優先順位の決定、周辺アクセス同じメモリを複数設定することができます

DMAの定義を見ることができ、これは、圧力を低下させる、バス技術の使用であり、CPUは、上記に格納されたデータが、他の操作を実行でき読み出します。CPUは、転送動作を初期化するとき、転送動作自体は、DMAコントローラを実装すると、完全な。

DMAコントローラおよびCortex-M3コアは、直接データ転送を実行するためにメモリシステムのデータ・バスを共有します。同じターゲットCPUとDMA（RAMまたは末梢）に同時にアクセスするとき、DMAは、CPUのシステムバスへのアクセスを要求することができるいくつかのサイクルを停止し、バスアービタは、 CPUは、少なくともすることができることを保証するために、スケジューリング・サイクルを実行するの半分システムバス（メモリまたは周辺機器）の帯域幅。

DMAでstm32F4

DMAの主な特長

ダイレクト・メモリ・アクセス（DMA）と周辺機器とメモリ間に、メモリとメモリ間の高速データ転送を提供します。DMAデータは、任意の操作なしでCPUにより迅速に移動させることができます。これは、他の操作上の使用のためにCPUリソースを節約できます。

DMAコントローラアーキテクチャベースの複合バスマトリックスは、一緒に結合強力な二重AHBマスタ・バス・アーキテクチャは、システム帯域幅を最適化するためにFIFOを分離します。

2つのDMAコントローラ16はデータストリーム（各コントローラ8）は、それぞれが1つまたは複数の周辺メモリアクセス要求を管理するためのDMAコントローラを有し、そこです。各データストリームは、最大8つのチャンネル（又は要求）の合計を有していてもよいです。各チャネルは、DMA要求との間の処理優先度のためにアービタを有します。

各データストリームが有する別々の 4つの32ビットFIFOバッファメモリ（FIFO）
8チャンネルまでの各ストリーム要求のため。この選択は、許可するように構成されたソフトウェアすることができ、いくつかの（注意が有効になっていないが、いくつか）。DMA_SxCRデータ・フロー・コンフィギュレーション・レジスタ、CHSEL[2:0]チャンネルを一意に決定する）DMA周辺を開始するための要求

マニュアルでは、ブロックダイアグラム上にあります：

見ることができるテーブルによれば、DMAコントローラは、データがFIFOバッファに存在するために、各データストリームは、8つのチャンネル、周辺装置とメモリの間で各データストリームを有する、8つのデータストリームを管理します。

各データストリームは、DMA要求に関連付けられているが、各チャネルがDMA要求に関連付けられていないことができ、例えば、DMA1。

即ち、有効にするDMAチャネル要求内の各ストリーム、及び（アドレス0x0000 0000とが0xFFFF FFFFの間の）全体の4GBの領域を送信するターゲット送信元は、周辺機器およびメモリをアドレス指定することができます。

3つの伝送モード

メモリへのペリフェラル
- このモードでは、（有効になっているDMA_SxCRENが1に設定された時間レジスタのビット）、要求周辺機器、データ・ソース・ストリームは、FIFOの送信を開始するたびに。
- FIFOの閾値レベルに達したとき、FIFOの内容は削除され、毎回FIFOの周辺からのデータ転送の後に、対応するデータが直ちに削除され、直接モード先に格納され、先に保存されています。
- 唯一の仲裁を獲得した後、FIFOのデータが削除されます
メモリ - 周辺機器
- このモードが（有効になっているDMA_SxCR時間位置はEN 1レジスタ）、データストリームの転送は、FIFOが完全に充填されているソースから、直ちに開始されます。
- 各周辺要求が発生し、FIFOの内容が先に除去されて記憶されます。
- 唯一のデータストリームの調停に勝利した後、対応するデータストリームは、AHB元または宛先ポートへのアクセス権を持っている必要があります。
メモリ - メモリ
- DMAチャネルがない場合も、周辺要求トリガケースで動作することができます。
- DMA_SxCR時刻データストリームが設定されているビットをイネーブル（EN）を登録可能にするために、データストリームは、直ちにそれが閾値レベルに到達するまで、FIFOを充填し始めます。閾値レベルに達した後、FIFOの内容が削除され、先に保存されました。
- 唯一のデータストリームの調停に勝利した後、対応するデータストリームは、AHB元または宛先ポートへのアクセス権を持っている必要があります。

これらの三つのモードの上に述べ、理解するための単純な事実は、データの削除や書き込み、またはダイレクトFIFOモード、動作させるためのしきい値に到達するために待っていないされ、次のトリガを待って、FIFOに最初にすることができますということです。

DMAの設定とワークフロー

DMAは、貨物倉庫を動かすことが似ているので、あなたは、次の基本要件を設定する必要があります。リポジトリ内の場所、倉庫、倉庫転送方式のユニットサイズ。HALの方法は、一例として、ライブラリを設定するには：

宛先及びソースを設定、ここでは考えることができる倉庫の位置であります

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&DCMI->DR; //外设地址
DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = DMA_Memory0BaseAddr; //DMA 存储器0地址

DMAバッファサイズを設定し、それが倉庫容量とみなすことができます

DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = DMA_BufferSize; //数据传输量

周辺構成インクリメントメモリ・アドレス・レジスタかどうかを、ここで同じ場所にインクリメント又は置くであることを意味データは、ソースおよび宛先は、別の装備が可能な

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外设非增量模式
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc; //存储器增量模式

配置されるセット末梢およびメモリ幅、倉庫ユニットは、一貫性のない問題です。

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word; //外设数据长度:32位
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize; //存储器数据长度

設定しDMAモード（または通常のサイクル（シングル））

DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; // 使用循环模式

優先順位を設定します

DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; //高优先级

（メモリの周辺、周辺機器、メモリ、メモリ・ツー・メモリ）の設定モード

DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory; //外设到存储器模式
DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Enable; //FIFO模式
DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full; //使用全FIFO
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single; //外设突发单次传输
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single; //存储器突发单次传输

DMA例カメラDCMIの構成で

まず、コードを見て：

//DCMI DMA配置
//DMA_Memory0BaseAddr:存储器地址    将要存储摄像头数据的内存地址(也可以是外设地址)
//DMA_BufferSize:存储器长度    0~65535
//DMA_MemoryDataSize:存储器位宽
//DMA_MemoryDataSize:存储器位宽
//DMA_MemoryInc:存储器增长方式
void DCMI_DMA_Init(u32 DMA_Memory0BaseAddr, u16 DMA_BufferSize, u32 DMA_MemoryDataSize, u32 DMA_MemoryInc)
{
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    //RCC_AHB2PeriphClockCmd(RCC_AHB2Periph_DCMI, ENABLE);//DCMI 
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2,ENABLE);//DMA2时钟使能 
    
    DMA_DeInit(DMA2_Stream1);
    while (DMA_GetCmdStatus(DMA2_Stream1) != DISABLE) //等待DMA2_Stream1可配置
    {
    }

    /* 配置 DMA Stream */
    DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_1;  //通道1 DCMI通道
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&DCMI->DR; //外设地址为:DCMI->DR
    DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = DMA_Memory0BaseAddr; //DMA 存储器0地址
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory; //外设到存储器模式
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = DMA_BufferSize; //数据传输量
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外设非增量模式
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc; //存储器增量模式
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word; //外设数据长度:32位
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize; //存储器数据长度
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; // 使用循环模式
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; //高优先级
    DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Enable; //FIFO模式
    DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full; //使用全FIFO
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single; //外设突发单次传输
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single; //存储器突发单次传输
    DMA_Init(DMA2_Stream1, &DMA_InitStructure); //初始化DMA Stream

    DMA_ITConfig(DMA2_Stream1,DMA_IT_TC,ENABLE);
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel= DMA2_Stream1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器、
}

void DMA2_Stream1_IRQHandler(void)
{        
    if(DMA_GetFlagStatus(DMA2_Stream1,DMA_FLAG_TCIF1)==SET)//DMA2_Steam1,传输完成标志
    {  
         DMA_ClearFlag(DMA2_Stream1,DMA_FLAG_TCIF1);//清除传输完成中断
            datanum++;
    }                                                
}

最初は手動で、DMAは、DCMIデータストリームを使用することができる1であり、流路DMA2の構成は、図1および7をストリーム。

チャンネルのストリーム1転送、後に完全なwhileループの設定DMA2 DMA2を待ちます。
周辺アドレスとメモリアドレスを設定した後、転送モード、データ転送量、すなわち、転送当たり1バイト。
DCMIアドレスは、周辺非増分、メモリLCD、非固定アドレス増分は、長さが16ビットであり、周長は16ビットRGB565選択され、固定されています。
送信サイクルはサイクルモード、および送信FIFO設定、初期化、割り込みDMA2にので、表示されています

DMAはCPUの比較演算を使用してデータを読み書き

我々は、原子に基づいてタイムコードを送信するが、コードから変更され、少し実験を行い、必ずしも正確ではDMA USARTを介して送信データ、すなわち、タイマカウンタ、およびCPU USARTによってデータ呼を比較しなくてもよいです。

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "sram.h"
#include "malloc.h"
#include "ILI93xx.h"
#include "led.h"
#include "timer.h"
#include "touch.h"
#include "GUI.h"
#include "GUIDemo.h"
#include "includes.h"
#include "../RESOURCES/logo/logo/Logo.h"
#include "usmart.h"
#include "spi.h"
#include "w25qxx.h"
#include "24cxx.h"
#include "main_tasks.h"
#include "ff.h"
#include "exfuns.h"
#include "fattester.h"
#include "adc.h"
#include "dma.h"

volatile uint32_t gcounter = 0;
const u8 TEXT_TO_SEND[]={"STM32F4 DMA TEST. "};
void extra_while_task(void);

//通用定时器5中断初始化
//arr：自动重装值。
//psc：时钟预分频数
//定时器溢出时间计算方法:Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft us.
//Ft=定时器工作频率,单位:Mhz
//这里使用的是定时器3!
void TIM5_Int_Init(u16 arr, u16 psc)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE);  ///使能TIM4时钟

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc;  //定时器分频
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;   //自动重装载值
    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;

    TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseInitStructure);

    TIM_ITConfig(TIM5, TIM_IT_Update, ENABLE); //允许定时器3更新中断
    TIM_Cmd(TIM5, ENABLE); //使能定时器3

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn; //定时器4中断
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x02; //抢占优先级1
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x03; //子优先级3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}
//定时器5中断服务函数
void TIM5_IRQHandler(void)
{
    if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) == SET) //溢出中断
    {
        gcounter++;
    }
    TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_Update);  //清除中断标志位
}

//DMAx的各通道配置
//这里的传输形式是固定的,这点要根据不同的情况来修改
//从存储器->外设模式/8位数据宽度/存储器增量模式
//DMA_Streamx:DMA数据流,DMA1_Stream0~7/DMA2_Stream0~7
//chx:DMA通道选择,@ref DMA_channel DMA_Channel_0~DMA_Channel_7
//par:外设地址
//mar:存储器地址
//ndtr:数据传输量  
void MYDMA_Config(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx,u32 chx,u32 par,u32 mar,u16 ndtr)
{ 
 
    DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;
    
    if((u32)DMA_Streamx>(u32)DMA2)//得到当前stream是属于DMA2还是DMA1
    {
      RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2,ENABLE);//DMA2时钟使能 
        
    }else 
    {
      RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1,ENABLE);//DMA1时钟使能 
    }
  DMA_DeInit(DMA_Streamx);
    
    while (DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE){}//等待DMA可配置 
    
  /* 配置 DMA Stream */
  DMA_InitStructure.DMA_Channel = chx;  //通道选择
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = par;//DMA外设地址
  DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = mar;//DMA 存储器0地址
  DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral;//存储器到外设模式
  DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = ndtr;//数据传输量 
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;//外设非增量模式
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;//存储器增量模式
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;//外设数据长度:8位
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;//存储器数据长度:8位
  DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;// 使用普通模式 
  DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;//中等优先级
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;         
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;//存储器突发单次传输
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;//外设突发单次传输
  DMA_Init(DMA_Streamx, &DMA_InitStructure);//初始化DMA Stream
    

} 
//开启一次DMA传输
//DMA_Streamx:DMA数据流,DMA1_Stream0~7/DMA2_Stream0~7 
//ndtr:数据传输量  
void MYDMA_Enable(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx,u16 ndtr)
{
 
    DMA_Cmd(DMA_Streamx, DISABLE);                      //关闭DMA传输 
    
    while (DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE){}  //确保DMA可以被设置  
        
    DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Streamx,ndtr);          //数据传输量  
 
    DMA_Cmd(DMA_Streamx, ENABLE);                      //开启DMA传输 
}

int main(void)
{
    u8 count = 0;
    uint8_t buffer[256];
    u8 res = 0;
    POINT_COLOR = DARKBLUE;
    delay_init(168);        //延时初始化
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);     //中断分组配置
    uart_init(115200);      //串口波特率设置
    TFTLCD_Init();          //初始化LCD
    KEY_Init();
    LED_Init();             //LED初始化
    TIM3_Int_Init(10000 - 1, 16800 - 1); //10Khz计数,1秒钟中断一次
    //不需要经过OS的任务
    extra_while_task();
    
}

#define SEND_BUF_SIZE 8000
void extra_while_task(void)
{
    u32 i = 0;
    u8 t=0,mask=0,j=sizeof(TEXT_TO_SEND);
    u8 SendBuff[SEND_BUF_SIZE]; //发送数据缓冲区
    if(1)
    {
        for(i=0;i<SEND_BUF_SIZE;i++)//填充ASCII字符集数据
        {
            if(t>=j)//加入换行符
            {
                if(mask)
                {
                    SendBuff[i]=0x0a;
                    t=0;
                }else 
                {
                    SendBuff[i]=0x0d;
                    mask++;
                }   
            }else//复制TEXT_TO_SEND语句
            {
                mask=0;
                SendBuff[i]=TEXT_TO_SEND[t];
                t++;
            }          
        }        
        Adc_Init();         //初始化ADC
        TIM5_Int_Init(10 - 1, 16800 - 1); //10Khz计数,10个us中断一次
        while(1)
        {
            //Get_Adc_Average(ADC_Channel_5,20);//获取通道5的转换值，20次取平均
            //按DMA发送
            MYDMA_Config(DMA2_Stream7,DMA_Channel_4,(u32)&USART1->DR,(u32)SendBuff,SEND_BUF_SIZE);//DMA2,STEAM7,CH4,外设为串口1,存储器为SendBuff,长度为:SEND_BUF_SIZE.
            USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);  //使能串口1的DMA发送     
            gcounter = 0;
            MYDMA_Enable(DMA2_Stream7,SEND_BUF_SIZE);     //开始一次DMA传输！
            while(1)
            {
                if(DMA_GetFlagStatus(DMA2_Stream7,DMA_FLAG_TCIF7)!=RESET)//等待DMA2_Steam7传输完成
                { 
                    DMA_ClearFlag(DMA2_Stream7,DMA_FLAG_TCIF7);//清除DMA2_Steam7传输完成标志
                    printf("dma over: %d\r\n",gcounter);
                    break; 
                }
            }
            //按CPU发送
            printf("cpu start\r\n");
            gcounter = 0;
            for(i = 0;i<SEND_BUF_SIZE;i++)
            {
                while ((USART1->SR & 0X40) == 0); //循环发送,直到发送完毕
                USART1->DR = (u8)SendBuff[i];
            }
            printf("cpu over: %d\r\n",gcounter);
            while(1);//halt
        }
    }
}

実験結果は、DMAの数は355です。

USART 392に直接送信されます。

送信されるデータ量が8000バイトであり、データのより大きな量がDMAの利点が明らかである場合、8Kに対応します。

STM32 MCUのDMA技術に