如何对DMA直接存储区访问进行试验呢

DMA—直接存储区访问实验例程

本章节为DMA直接存储区访问的实验例程讲解，以“正点原子”的例程为基础进行讲解，如有不足之处还恳请各位大佬不吝赐教。
  1. DMA简介

  DMA的详细介绍已经在上一讲中进行过详细的介绍：《STM32从零开始学习历程》——DMA直接存储区访问理论知识
  2. 本实验历程实现功能介绍

根据《STM32从零开始学习历程》——DMA直接存储区访问理论知识的详细介绍，我们可以知道DMA是一种可以不通过CPU的直接进行数据传输的控制器。本例程主要功能为使用DMA串口通讯将一定量的数据发送出去，使用串口助手接收发送到的数据。程序功能要点如下：
  (1). 通过DMA将数据发送到USART1，使用串口助手接收数据。
  (2). 使用一个按键控制DMA发送，按下按钮就进行一次DMA数据发送操作。
  (3). LCD屏幕显示发送状态与发送进度。（LCD的讲解将在后续blog中讲解，本文只要会用就行）
  3. 实验准备

  软件：Keil μVision5 v5.33（MDK5），串口助手XCOM V2.6
环境：Windows10 Enterprise x64
芯片：STM32F406ZGT6
设备：正点原子STM32F4探索者开发板，正点原子4.3寸 TFTLCD屏
仿真器：ST-Link

  4. 硬件设计

  本实验中需要用到USART1，所以我们需要将USART1的TX与RX引脚与相应的GPIO引脚相连接，此处我们使用PB6/PB7引脚进行通讯，关于USART通讯串口的配置与选择问题可以看：《STM32从零开始学习历程》——USART串口通讯实验篇1——中断接收与发送，此处就不多赘述。
硬件连接呢我们还是通过使用杜邦线将USART TX/RX与PB6/PB7向连接，同时将USART1串口连接至电脑。

  5. 程序设计流程

  1.DMA配置程序过程
  ①使能DMA时钟
RCC_AHB1PeriphClockCmd();
② 初始化DMA通道参数
DMA_Init();
③使能串口DMA发送,串口DMA使能函数：
USART_DMACmd();
④查询DMA的EN位，确保数据流就绪，可以配置
DMA_GetCmdStatus();
⑤设置通道当前剩余数据量
DMA_SetCurrDataCounter();
⑥使能DMA1通道，启动传输。
DMA_Cmd();
⑤查询DMA传输状态
DMA_GetFlagStatus();
⑥获取/设置通道当前剩余数据量：
DMA_GetCurrDataCounter();
  2. 相关函数介绍
  1）使能 DMA2 时钟，并等待数据流可配置 。
DMA的时钟使能是通过 AHB1ENR 寄存器来控制的，这里我们要先使能时钟，才可以配置 DMA相关寄存器。所以先要使能 DMA2 的时钟。另外，要对配置寄存器（ DMA_SxCR ）进行设置，必须先等待其最低位为 0 （也就是 DMA 传输禁止了），才可以进行配置。
库函数使能DMA2 时钟的方法为：
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2,ENABLE); //DMA2 时钟使能等待
DMA 可配置，也就是等待 DMA_SxCR 寄存器最低位为 0 的方法为：
while (DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE) { } // 等待 DMA 可配置
  2）初始化 DMA2 数据流 7 ，包括配置通道，外设地址，存储器地址，传输数据量等 。
DMA的某个数据流各种配置参数初始化是通过 DMA_Init 函数实现的：
void DMA_Init(DMA_Stream_TypeDef* DMAy_Streamx, DMA_InitTypeDef* DMA_InitStruct)
函数的第一个参数是指定初始化的 DMA 的数据流编号，这个很容易理解。入口参数范围为：
DMA x _Stream0 DMA x _Stream 7(x=1,2) 。
下面我们主要看看第二个参数。跟其他外设一样，同样是通过初始化结构体成员变量值来达到初始化的目的，下面我们来看看 DMA_InitTypeDef结构体的定义：

typedef struct
{
uint32_t DMA_Channel;
uint32_t DMA_PeripheralBaseAddr;
uint32_t DMA_Memory0BaseAddr;
uint32_t DMA_DIR;
uint32_t DMA_BufferSize;
uint32_t DMA_PeripheralInc;
uint32_t DMA_MemoryInc;
uint32_t DMA_Pe ripheralDataSize;
uint32_t DMA_MemoryDataSize;
uint32_t DMA_Mode;
uint32_t DMA_Priority;
uint32_t DMA_FIFOMode;
uint32_t DMA_FIFOThreshold;
uint32_t DMA_MemoryBurst;
uint32_t DMA_PeripheralBurst;
}
DMA_InitTypeDef;
  1) DMA_Channel：
DMA 请求通道选择，可选通道0 至通道7，每个外设对应固定的通道，具体设置值需要查表DMA1 各个通道的请求映像和表DMA2 各个通道的请求映像。
  2) DMA_PeripheralBaseAddr：
外设地址，设定DMA_SxPAR 寄存器的值；一般设置为外设的数据寄存器地址，如果是存储器到存储器模式则设置为其中一个存储区地址。
ADC3 的数据寄存器ADC_DR 地址为((uint32_t)ADC3+0x4C)。
  3) DMA_Memory0BaseAddr：
存储器0 地址，设定DMA_SxM0AR 寄存器值；一般设置为我们自义存储区的首地址。我们程序先自定义一个16 位无符号整形数组ADC_ConvertedValue[4]用来存放每个通道的ADC 值， 所以把数组首地址(直接使用数组名即可) 赋值给DMA_Memory0BaseAddr。
  4) DMA_DIR：
传输方向选择，可选外设到存储器、存储器到外设以及存储器到存储器。它设定DMA_SxCR 寄存器的DIR[1:0] 位的值。ADC 采集显然使用外设到存储器模式。
  5) DMA_BufferSize：
设定待传输数据数目，初始化设定DMA_SxNDTR 寄存器的值。这里ADC是采集4 个通道数据，所以待传输数目也就是4。
  6) DMA_PeripheralInc：
如果配置为DMA_PeripheralInc_Enable，使能外设地址自动递增功能，它设定DMA_SxCR 寄存器的PINC 位的值；一般外设都是只有一个数据寄存器，所以一般不会使能该位。ADC3 的数据寄存器地址是固定并且只有一个所以不使能外设地址递增。
  7) DMA_MemoryInc：
如果配置为DMA_MemoryInc_Enable，使能存储器地址自动递增功能，它设定DMA_SxCR 寄存器的MINC 位的值；我们自定义的存储区一般都是存放多个数据的，所以使能存储器地址自动递增功能。我们之前已经定义了一个包含4 个元素的数字用来存放数据，使能存储区地址递增功能，自动把每个通道数据存放到对应数组元素内。
  8) DMA_PeripheralDataSize：
外设数据宽度，可选字节(8 位)、半字(16 位) 和字(32 位)，它设定DMA_SxCR 寄存器的PSIZE[1:0] 位的值。ADC 数据寄存器只有低16 位数据有效，使用半字数据宽度。
  9) DMA_MemoryDataSize：
存储器数据宽度，可选字节(8 位)、半字(16 位) 和字(32 位)，它设定DMA_SxCR 寄存器的MSIZE[1:0] 位的值。保存ADC 转换数据也要使用半字数据宽度，这跟我们定义的数组是相对应的。
  10) DMA_Mode：
DMA 传输模式选择，可选一次传输或者循环传输，它设定DMA_SxCR 寄存器的CIRC 位的值。我们希望ADC 采集是持续循环进行的，所以使用循环传输模式。
  11) DMA_Priority：
软件设置数据流的优先级，有4 个可选优先级分别为非常高、高、中和低，它设定DMA_SxCR 寄存器的PL[1:0] 位的值。DMA 优先级只有在多个DMA 数据流同时使用时才有意义，这里我们设置为非常高优先级就可以了。
  12) DMA_FIFOMode：
FIFO 模式使能，如果设置为DMA_FIFOMode_Enable 表示使能FIFO 模式功能；它设定DMA_SxFCR 寄存器的DMDIS 位。ADC 采集传输使用直接传输模式即可，不需要使用FIFO 模式。
  13) DMA_FIFOThreshold：
FIFO 阈值选择，可选4 种状态分别为FIFO 容量的1/4、1/2、3/4 和满；它设定DMA_SxFCR 寄存器的FTH[1:0] 位；DMA_FIFOMode 设置为DMA_FIFOMode_Disable，那DMA_FIFOThreshold 值无效。ADC 采集传输不使用FIFO 模式，设置改值无效。
  14) DMA_MemoryBurst：
存储器突发模式选择，可选单次模式、4 节拍的增量突发模式、8 节拍的增量突发模式或16 节拍的增量突发模式，它设定DMA_SxCR 寄存器的MBURST[1:0] 位的值。ADC 采集传输是直接模式，要求使用单次模式。
  15) DMA_PeripheralBurst：
外设突发模式选择，可选单次模式、4 节拍的增量突发模式、8 节拍的增量突发模式或16 节拍的增量突发模式，它设定DMA_SxCR 寄存器的PBURST[1:0] 位的值。
ADC 采集传输是直接模式，要求使用单次模式。
  3）使能串口 1 的 DMA 发送
进行DMA 配置之后，我们就要开启串口的 DMA 发送功能，使用的函数是：
USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE); //使能串口 1的 DMA发送
如果是要使能串口DMA 接受，那么第二个参数修改为 USART_DMAReq_Rx 即可。
  4）使能 DMA 2 数据流 7 ，启动传输。
使能 DMA 数据流的函数为：
void DMA_Cmd(DMA_Stream_TypeDef* DMAy_Streamx, FunctionalState NewState)
使能 DMA2_Stream7 ，启动传输的方法为:
DMA_Cmd DMA2_Stream7 ENABLE
通过以上4 步设置，我们就可以启动一次 USART1 的 DMA 传输了。
  5）查询 DMA 传输状态
在DMA 传输过程中，我们要查询 DMA 传输通道的状态，使用的函数是：
FlagStatus DMA_GetFlagStatus(uint32_t DMAy_FLAG)
比如我们要查询DMA数据流 7传输是否完成，方法是：
DMA_GetFlagStatus(DMA2_Stream7,DMA_FLAG_TCIF7);
这里还有一个比较重要的函数就是获取当前剩余数据量大小的函数：
int16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Stream_TypeDef* DMAy_Streamx);
比如我们要获取DMA数据流 7还有多少个数据没有传输，方法是：
DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel4);
同样，我们也可以设置对应的DMA数据流传输的数据量大小 ,函数为：
void DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Stream_TypeDef* DMAy_Streamx, uint16_t Counter);
  6. 程序详解

  USART.C
对于USART串口初始化的子程序我们仍然使用串口通讯中的程序代码。

//标准库需要的支持函数                 
struct __FILE
{
        int handle;
};
FILE __stdout;      


//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式   
void _sys_exit(int x)
{
        x = x;
}




void uart_init(u32 bound){
    //GPIO端口设置
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
       
        RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB,ENABLE);                //使能GPIOA时钟


        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);                                //使能USART1时钟

        //串口1对应引脚复用映射
        GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource6,GPIO_AF_USART1);                                //GPIOB6复用为USART1
        GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_USART1);                         //GPIOB7复用为USART1
       
        //USART1端口配置
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;                                 //GPIOB6与GPIOB7
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;                                                //复用功能
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;                                        //速度50MHz
        GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;                                                 //推挽复用输出
        GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;                                                 //上拉


        GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);                                                                 //初始化PB6，PB7


   //USART1 初始化设置
        USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;                                                        //波特率设置
        USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;                        //字长为8位数据格式
        USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;                                //一个停止位
        USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;                                        //无奇偶校验位
        USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;        //无硬件数据流控制
        USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;                //收发模式
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);                                                         //初始化串口1
       
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);                                                                                  //使能串口
       
}


//===============================================================================
///重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数
int fputc(int ch , FILE *f)
{
        USART_SendData(USART1,(uint8_t) ch );
       
        while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);
       
        return (ch);
}


//===============================================================================
///重定向c库函数scanf到串口，重写向后可使用scanf、getchar等函数
int fgetc(FILE *f)
{
        while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);
       
        return (int)USART_ReceiveData(USART1);
}
//===============================================================================


中断服务函数。


void USART1_IRQHandler(void)                        //串口1中断服务程序
{


uint8_t temp;


        if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE) != RESET)
        {
                temp = USART_ReceiveData(USART1);
                USART_SendData(USART1,temp);
        }

DMA.C
DMA初始化函数。此函数有5个形参。
  DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx： 为选择数据流。
u32 chx： 为通道选择。
u32 par： 为外设地址。
u32 mar： 存储器地址。
u16 ndtr： 为数据传输量。

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 初始化函数 //
  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;                                                 //不使能FIFO模式
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;                                                //FIFO 阈值选择，此时无效
  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数据传输。
其中：DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx 为DMA数据流；
u16 ndtr为为数据传输量。




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
}          


MAIN.C
①进行宏定义


#define SEND_BUF_SIZE 9600        //发送数据长度,最好等于sizeof(TEXT_TO_SEND)+2的整数倍.


u8 SendBuff[SEND_BUF_SIZE];        //发送数据缓冲区


const u8 TEXT_TO_SEND[]={"DMA串口实验 ：Hello World！"};         


int main(void)
{
        u16 i;
        u8 t=0;
        u8 j,mask=0;
        float pro=0;                                                                                                                        //进度
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);                                                        //设置系统中断优先级分组2
        delay_init(168);                                                                                                            //初始化延时函数
        uart_init(115200);                                                                                                                //初始化串口波特率为115200
        LED_Init();                                                                                                                                //初始化LED
        LCD_Init();                                                                                                                                //LCD初始化
        KEY_Init();                                                                                                                         //按键初始化
        MYDMA_Config(DMA2_Stream7,DMA_Channel_4,(u32)&USART1->DR,(u32)SendBuff,SEND_BUF_SIZE);
        //DMA2,STEAM7数据流7,CH4通道4,外设为串口1,存储器为SendBuff,长度为:SEND_BUF_SIZE.
        POINT_COLOR=RED;
        LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"STM32F407");       
        LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"DMA");       
        LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"==========");
        LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2021/4/1");         
        LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY0:Start");         
        POINT_COLOR=BLUE;                                                                                                                //设置字体为蓝色               
        //显示提示信息       
        j=sizeof(TEXT_TO_SEND);          
        for(i=0;i     {
                if(t>=j)                                                                                                                        //加入换行符
                {
                        if(mask)
                        {
                                SendBuff=0x0a;
                                t=0;
                        }else
                        {
                                SendBuff=0x0d;
                                mask++;
                        }       
                }else                                                                                                                                //复制TEXT_TO_SEND语句
                {
                        mask=0;
                        SendBuff=TEXT_TO_SEND[t];
                        t++;
                }             
    }                 
        POINT_COLOR=BLUE;                                                                                                                //设置字体为蓝色          
        i=0;
        while(1)
        {
                t=KEY_Scan(0);
                if(t==KEY0_PRES)                                                                                                          //KEY0按下
                {
                        printf("rnDMA DATA:rn");             
                        LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Start Transimit....");
                        LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"   %") ;                                             //显示百分号      
                      USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);                                          //使能串口1的DMA发送     
                        MYDMA_Enable(DMA2_Stream7,SEND_BUF_SIZE);                                             //开始一次DMA传输！          
                    //等待DMA传输完成，此时我们来做另外一些事，点灯
                    //实际应用中，传输数据期间，可以执行另外的任务
                    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
                                        break;
                        }
                                pro=DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Stream7);                                        //得到当前还剩余多少个数据
                                pro=1-pro/SEND_BUF_SIZE;                                                                        //得到百分比          
                                pro*=100;                                                                                                  //扩大100倍
                                LCD_ShowNum(30,170,pro,3,16);          
                    }                            
                        LCD_ShowNum(30,170,100,3,16);                                                                        //显示100%          
                        LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Transimit Finished!");                        //提示传送完成
                }
                i++;
                delay_ms(10);
                if(i==20)
                {
                        LED0=!LED0;                                                                                                                //提示系统正在运行       
                        i=0;
                }                  
        }                    
}


//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
}          


  7. 效果展示

将程序下载进芯片后，屏幕将出现提示信息，按下按键0将执行一次DMA数据传输操作。
打开串口调试助手，设置好波特率，打开串口，将看到所有传输的数据。

  

  

  注意事项：
在传输数据的过程中如果SEND_BUF_SIZE发送数据的长度没有定义准确将导致发送数据的不完整，如下图所示：

  

  

显然最后一行没有将“STM32F4 DMA”完整发送，如果需要完整发送需要对SEND_BUF_SIZE进行合理取值，最好等于sizeof(TEXT_TO_SEND)+2的整数倍。
  8. 小结

  本实验到此结束，其实实验不难，主要是一个实验的过程，需要对这个过程进行了解，还有就是相关函数的使用标志位的判定等。此外，多查手册仍然很重要。