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[问答] DMA及中断如何对SD卡读写
67 DMA SD卡
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原发及代码下载 http://sites.google.com/site/btvnlue/stm32/dmasd


本文对STM32的SPI3读写SD卡进行讨论,读写使用直接模式,DMA模式,和DMA中断模式,并尝试对各种模式进行比较
一般来讲,使用DMA模式的优点在于,节省主程序资源,在直接对CPU/MCU编程的环境中,DMA模式类似于线程的效果。尤其在对实时处理比较严格的环境,如视频播放或采集,DMA会发挥重要作用,主程序更着眼于进行资源分配和流程控制。
  • SPI初始化DMA和中断
使用SPI的DMA功能,需要首先对相关寄存器初始化SPI3使用DMA2的Channel1接收数据,Channel2发送数据,(参照STM32参考手册)
rcc->ahbenr |= 0x02; //enable dma2spi3->cr2 = 0x3; // enable spi3 dma
使用DMA的中断功能,需要对NVIC和系统向量表vtor初始化这里只使用SPI3接受中断,DMA2的Channel1,IRQ56
nvic->iser.at[1] = 0x01000000; //enable IRQ56scb->vtor = (unsigned int)(&__Vectors) & 0x3FFFFF80;
  • SPI的直接读写模式
直接读写模式的特点就是结构简单,易于调试,但数据传输效率相对较低,并且完全占用主程序资源SPI操作MOSI写数据的同时采样MISO,所以读写操作是同一个函数
unsigned char sd_bytedata(unsigned char cmd) {   unsigned char output;
   while (((spi3->sr)&0x2)==0)   {} //TXE empty   spi3->dr = cmd;   while (((spi3->sr)&0x1)==0) {} //RXNE empty   output = (unsigned char)(spi3->dr);
   return output;}
  • SPI的DMA模式
DMA模式的优点在于,释放主程序资源,并且读取效率高,但相对设定复杂,调试困难基于DMA的参数特性,可以将SPI的读写操作分开处理,以节省资源
DMA接受,读操作,接收缓存的内存指针自动增移,发送缓存为固定,数据长度相同
   dma2->ch1.ccr = 0x0080; //MINC:yes P->M   dma2->ch1.cndtr = cnt;   dma2->ch1.cpar = (unsigned int)&(spi3->dr);   dma2->ch1.cmar = (unsigned int)rtn;
   dma2->ch2.ccr = 0x0010; //MINC:no M->   dma2->ch2.cndtr = cnt;   dma2->ch2.cpar = (unsigned int)&(spi3->dr);   dma2->ch2.cmar = (unsigned int)cmd;
DMA发送,写操作,发送缓存的内存指针自动增移,接收缓存为固定,数据长度相同
   dma2->ch1.ccr = 0x0000; //MINC:no P->M   dma2->ch1.cndtr = cnt;   dma2->ch1.cpar = (unsigned int)&(spi3->dr);   dma2->ch1.cmar = (unsigned int)rtn;
   dma2->ch2.ccr |= 0x0090; //MINC:yes M->   dma2->ch2.cndtr = cnt;   dma2->ch2.cpar = (unsigned int)&(spi3->dr);   dma2->ch2.cmar = (unsigned int)cmd;
主程序通过监视DMA的EVENT事件标志进行流程控制
   while ((dma2->isr & 0x20) == 0); //check finish event   while ((dma2->isr & 0x02) == 0); //check finish event
停止DMA,清除事件控制器,消除对下次操作影响
   dma2->IFcr = 0xFF; //clear event
  • SPI的DMA中断模式

中断模式可以在中断函数中加入流程控制逻辑,更多节省主程序资源,对于像SD卡操作逻辑,在没有SDIO专用控制器帮助的情况下,DMA中断模式似乎是必须的选择。但程序难度增加,调试更加困难,尤其在纠错处理方面,需要更大的精力投入。
中断函数由于没有参数,犹如数据缓冲,及控制变量最好设置成全局变量使用中断函数不再监视事件寄存器,流程控制可以使用用户变量,定义各个状态变量
unsigned int dma_inv_state;
#define SD_DMA_DAT_ONCE 0x1#define SD_DMA_RESPONSE 0x2#define SD_DMA_DATATOKEN 0x4#define SD_DMA_READDATA 0x10#define SD_DMA_WRITEDATA 0x20#define SD_DMA_COMPLETE 0x100
DMA读写操作前对中断标志设置
   if (dma_inv_state) {      dma2->ch1.ccr |= 0x2; // interrupt setup   }
中断处理程序首先等待发送结束,然后清除事件,否则中断会不断被触发然后可以进行用户的流程操作
   while ((dma2->isr & 0x20) == 0); //check finish event channel2
   sd_stop_dma();
   if (dma_inv_state & SD_DMA_RESPONSE) {
   } else if (dma_inv_state & SD_DMA_DATATOKEN) {
   } else if (dma_inv_state & SD_DMA_READDATA) {
   } else if (dma_inv_state & SD_DMA_COMPLETE) {
   }
主程序中对状态变量进行监控
   while (dma_inv_state & SD_DMA_DAT_ONCE);
  • 主程序功能

本程序实现DMA对双缓冲的读入,读入SD卡中的所有页,主程序对缓存页执行CRC校对
   while ((ii<sd_inf->page)||(cc+ee<ii)) {         if (buf_free) {               rtn = sd_read_pagedata_dma_inv_sss(addr, dbf, 514);               ii++;         }      }      if (buf_done) {         if (buf_done&0x1) {            dbf = common_buf1;         } else {            dbf = common_buf2;         }         jj = crc16(dbf, 512);         if (((jj>>8)==dbf[512])&&((jj&0xFF)==dbf[513])) {         }         buf_free |= (buf_done&0x1)?0x1:0x2;         buf_done &= (buf_done&0x1)?(~0x1)~0x2);      }      if (buf_proc) {         if (dma_inv_state == 0x0) {            buf_done = buf_proc;            buf_proc = 0x0;         }      }   }
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2020-6-18 04:35:15   评论 分享淘帖 邀请回答

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4个回答
有没有具体的数据对比?
2020-6-18 06:55:57 评论

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不好意思,没有做实际时测
实际上,对SD卡的读写速度取决于卡本身的速度,各种方式的差异并不是很大,
这里DMA和中断试验的目的是让主程序有时间执行用户逻辑,比如例程中,CRC计算的所有时间都可以在DMA方式下节省下来
CRC的执行时间取决于算法和MCU的主频速度
卡数据的读写和CRC计算的长者决定了缓冲的填充周期
2020-6-18 07:11:43 评论

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CRC是一个可选项目,不是必须的项目.在SD卡读写的时候,可以不经过CRC计算的.只需要初始化的时候关闭即可.
2020-6-18 07:22:09 评论

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这里也不是必须的,只是给主程序找点事做而已
例程没有太多实际的意义,以后会增添一些实用的功能
2020-6-18 07:28:29 评论

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