STM32定時器BURST傳輸介紹及示例

在STM32定時器應用中，我們有時希望基于某定時器事件同時對定時器的多個寄存器進行讀寫訪問。為此，STM32芯片設計了專門應對定時器的多寄存器訪問應用的DMA Burst傳輸。

高級定時器和部分通用定時器都支持針對定時器寄存器訪問的BURST傳輸。所謂定時器的BURST傳輸，就是指當產(chǎn)生某定時器事件時，可以產(chǎn)生多個DMA請求，并觸發(fā)多次DMA傳輸，訪問多個定時器寄存器實現(xiàn)從內(nèi)存到寄存器或從寄存器到內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸。這里的定時器事件可以是更新事件、比較匹配事件、換相事件以及觸發(fā)事件。

我們知道，各定時器的所有寄存器都存放在片內(nèi)某一固定地址開始的連續(xù)空間內(nèi)。下圖是我從STM32G4系列定時器地址分布圖中截取的一部分,不同的定時器所擁有的寄存器個數(shù)可能有差異，但每個定時器的寄存器地址映射表的第一個寄存器一定是TIMx_CR1，所有寄存器在內(nèi)存空間以字對齊的方式按順序依次存放。【后面都以TIM2為例來說】

顯然，我們在做定時器的DMA BURST傳輸時，除了配置基本的源地址、目的地址等DMA傳輸所需的通用配置信息外，還得告知DMA BURST傳輸模塊每次傳輸時從哪個寄存器開始，連續(xù)訪問幾個寄存器，比方訪問上圖中圈出來的從TIMx_CCR1開始的連續(xù)4個寄存器。

這里有兩個專門用于定時器BURST傳輸?shù)募拇嫫鳎謩e是TIM2_DCR和TIM2_DMAR. 其中TIM2_DCR就是用來配置從哪個定時器寄存器開始訪問、連續(xù)訪問幾個寄存器的問題?！鞠旅娼貓D來自STM32G4參考手冊】

DBA：被訪問的第一個定時器寄存器相對于定時器地址映射表中的TIMx_CR1的地址偏移量【偏移量從0開始計算】。

DBL：每組BURST訪問的寄存器個數(shù)【從0開始計算】。

仍然按照上面所說，訪問從TIM2_CCR1開始的連續(xù)4個寄存器，可得知TIM2_CCR1位于寄存器地址映射表中的第14號位置，則DBA= 14-1;用于BURST分組訪問的寄存器個數(shù)為4個，則DBL=4-1。

另外一個寄存器就是TIM2_DMAR。那它是干什么的呢？上面TIM2_DCR寄存器只是配置了被訪問的首個定時器寄存器地址相對于TIMx_CR1的地址偏移量和每組要訪問的寄存器個數(shù)。其中地址偏移量還只是個相對數(shù)，DMA訪問最終是需要絕對地址的，而TIM2_DMAR就是來解決DMA訪問時所需的絕對地址的。

DMA訪問DMAR寄存器時，按照如下算式得到絕對地址實現(xiàn)對寄存器的逐個訪問。(TIM2_CR1address) + (DBA + DMA index)x 4

[Index是DMA Burst訪問時硬件自動生成的動態(tài)索引號，按0~DBL依次實現(xiàn)對多個寄存器的連續(xù)訪問而完成BUSRT傳輸】

也就是說，對于定時器DMA BURST傳輸，外設地址一定是TIM2_DMAR寄存器的地址【或許是源地址，或許是目的地址】，DMA通過訪問它，并根據(jù)上面算式實現(xiàn)對實際寄存器的訪問。所以TIM2_DMAR寄存器又可稱之為專門用于定時器DMA Burst傳輸?shù)奶摂M寄存器。

總的來講，我們在做基于定時器的DMA BURST傳輸時，除了使用正確的DMAR寄存器地址作為外設地址外，再就是配置好DCR寄存器中的DBA與DBL參數(shù)，弄清從哪個寄存器開始訪問，訪問幾個寄存器。其它配置環(huán)節(jié)跟通用DMA傳輸配置一樣。

下面用個例子來演示相關(guān)用法。后面的驗證基于STM32G474 Nucleo板。使用TIM2輸出4路PWM，根據(jù)更新事件同步變化占空比,實現(xiàn)PWM占空比呈規(guī)律性的寬窄變化。即每次發(fā)生更新事件時，DMA到內(nèi)存區(qū)取走4個對應于4個通道的比較寄存器的值賦給對應的比較寄存器[CCR1/CCR2/CCR3,CCR4]，如下圖所示，多組數(shù)據(jù)傳輸完畢后循環(huán)重來。

下面使用STM32CubeMx工具進行基本的初始化配置。

配置TIM2_CH1/CH2/CH3/CH4的PWM輸出：

對定時器時基單元進行配置：

對TIM2更新事件的DMA傳輸做基本配置：

這里配置為循環(huán)模式，具體應用時可以根據(jù)具有應用來選擇模式。將其它時鐘、GPIO配置完畢后即可生成初始化工程文件。

在工程里添加用戶應用代碼。關(guān)于定時器BURST傳輸有專門的庫函數(shù)可以給我們直接調(diào)用。它們分別是：

HAL_TIM_DMABurst_WriteStart() ----（1）

HAL_TIM_DMABurst_ReadStart() ----（2）

第一個函數(shù)用于將內(nèi)存數(shù)據(jù)以DMA 分組模式寫入寄存器的功能函數(shù)；

第二個用于將多個寄存器內(nèi)容以DMA 分組模式讀取到內(nèi)存的功能函數(shù)；

不過呢，如果我們簡單套用這兩個函數(shù)有些時候可能出問題，或者遇到障礙。我們不妨一起來看看。

顯然，我們要用到第一個函數(shù)。當我們進一步打開該函數(shù)時，發(fā)現(xiàn)它只是再調(diào)用了另外一個函數(shù)。

即它調(diào)用了HAL_TIM_DMABurst_MultiWriteStart()函數(shù)。這里就該函數(shù)用到的幾個變量一起看下。

htim:即指向定時器結(jié)構(gòu)體的地址，就不多說了。

BurstBaseAddress：前面提到過的第一個被訪問寄存器的地址偏移量，即給到DCR寄存器中DBA的值。這里第一個被訪問的是TIM2_CCR1，所在地址偏移量為13.

BurstRequestSrc:即觸發(fā)DMA Burst傳輸?shù)亩〞r器事件源。這里是更新事件。

BurstBuffer:這個是存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存起始地址，如用戶定義的數(shù)組地址。

BurstLength:就是前面提到的對應于DCR寄存器中DBL的值，即每組Burst傳輸?shù)臄?shù)據(jù)個數(shù)。具體到這里DBL應該是4-1，即3.

上面是固件里對該變量的定義。數(shù)據(jù)為什么這樣定義，整整往左移了8位。看看上面DCR寄存器中DBL段所處位置就明白了。

最后看看緊隨其后的另外一個數(shù)據(jù)量 ((BurstLength) >> 8U) + 1U；結(jié)合前面BurstLength的數(shù)據(jù)，該計算結(jié)果就是給到DMA的傳輸數(shù)據(jù)個數(shù)，數(shù)值等于每組 Burst傳輸?shù)臄?shù)據(jù)個數(shù)。具體到這里就是4。換言之，若我們將每組Burst傳輸?shù)臄?shù)據(jù)個數(shù)設為6，則這里的值就是6。這就意味著，如果按照該函數(shù)的現(xiàn)有用法，無論發(fā)生多少次Busrt傳輸只能用到一組數(shù)據(jù)。如果我希望在Burst傳輸中使用到多組不同數(shù)據(jù)【可能部分不同或全部不同】，就像上面示例所期望的那樣，那怎么辦呢？

這時我們可以基于現(xiàn)有庫函數(shù)，在BURST傳輸需要用到多組不同數(shù)據(jù)時，直接使用

HAL_TIM_DMABurst_MultiWriteStart（）函數(shù)并將其最后一個表示DMA傳輸長度的那個變量做適當修改。

比方在應用中每組BURST傳輸m個數(shù)據(jù)，一輪DMA傳輸過程中對應n個觸發(fā)事件，在不同的觸發(fā)時刻，每組傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容并不全部相同，這時總的DMA傳輸數(shù)據(jù)個數(shù)就是m*n。具體到這里，我要用到11組不同的數(shù)據(jù)，每組傳輸4個數(shù)據(jù)，即一輪DMA傳輸用到4*11個數(shù)據(jù)。

好，到此基本介紹和分析都差不多了，再看看具體用戶代碼。代碼很簡單，基于STM32HAL庫的。

下面是用來調(diào)整不同時刻各個通道PWM占空比的內(nèi)存數(shù)據(jù)，共11組。

要添加的用戶參考代碼都在下面,幾行代碼，應該說明白如畫。主要是那個關(guān)于定時器DMA分組傳輸?shù)哪莻€函數(shù)，上面也已經(jīng)詳細解釋了。

最后看看運行后的演示結(jié)果。

示波器只接了2個通通，目的就是演示同時修改4個通道的占空比，實現(xiàn)pwm占空比由窄到寬的規(guī)律性變化。

到此，關(guān)于定時器DMA Burst傳輸?shù)慕榻B及示例就聊到這里。稍事小結(jié)：

1、從定時器DMA Burst傳輸原理的理解上講，稍顯小復雜。需要我們對定時器相關(guān)原理和DMA基礎知識有較好的了解。在閱讀STM32參考手冊相關(guān)章節(jié)時，除了看正文部分外，還需細看TIMx_DMAR和TIMx_DCR寄存器的描述。但從實現(xiàn)代碼角度看，使用CubeMx和固件庫，其功能代碼還是很簡單的，將相關(guān)變量值對應地填進去即可。

2、STM32固件庫的有些例程或函數(shù)側(cè)重點在演示相應的功能或特性，但它不能包羅萬象或保證適用于任何場景。有時我們可以在基于現(xiàn)有函數(shù)的前提下適當?shù)刈鲂└膶懻{(diào)整，甚至完全重寫代碼以滿足實際需求。

3、在做定時器DMA Burst傳輸時，用來被成組訪問的定時器寄存器應該是同一定時器的而且是地址連續(xù)的寄存器，不可跳躍訪問。

4、上面的示例只是個示范，旨在了解該功能的用法和基本特性。實際應用中，往往還要涉及更多細節(jié)，比方各個定時器事件的特性、寄存器的預裝功能的開或關(guān)、DMA相關(guān)知識等，最終結(jié)合實際需求加以靈活運用。