應(yīng)用筆記|如何使用 STM32U575/585 微控制器的 GPDMA

目錄預(yù)覽

1.前言

2.GPDMA 通用指南

3.外設(shè)、存儲器和 GPDMA 配置

4.系統(tǒng)性能

1.概述

本應(yīng)用筆記適用于 STM32U575/585 微控制器，這些微控制器是基于 Arm Cortex核心的器件。

提示: Arm 是 Arm Limited（或其子公司）在美國和/或其他地區(qū)的注冊商標(biāo)。

參考文檔：

? 參考手冊基于 Arm的 STM32U575/585 32 位 MCU（RM0456）

? STM32U585xx 數(shù)據(jù)手冊（DS13086）

? STM32U575xx 數(shù)據(jù)手冊（DS13737）

2.GPDMA 通用指南

2.1GPDMA 概述

在減載 CPU 的控制下，GPDMA 控制器通過鏈表執(zhí)行存儲器映射外設(shè)和/或存儲器之間的可編程數(shù)據(jù)傳輸。

GPDMA 是雙端口 AHB 主設(shè)備和系統(tǒng)外設(shè)。大多數(shù)外設(shè)和存儲器都與之建立連接。在需要數(shù)據(jù)傳輸時，這一點(diǎn)提 供了很大的靈活性并提高了系統(tǒng)性能。鏈表是存儲器中程序化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，旨在讓每個 GPDMA 通道為鏈接和安排 DMA 數(shù)據(jù)傳輸做好準(zhǔn)備。GPDMA 有 16 個通道。

2.2 GPDMA 通道分配

用戶必須分配一個通道用于 GPDMA 傳輸。為了能夠同時處理來自源的 GPDMA 傳輸（讀訪問）和到達(dá)目標(biāo)的GPDMA 傳輸（寫訪問），GPDMA 對給定 GPDMA 通道使用專用 FIFO。FIFO 單元的單位是一個字節(jié)。

FIFO 的大小決定了通道能夠有效處理的最大 DMA 突發(fā)大小（突發(fā)長度與數(shù)據(jù)寬度的乘積）。注意，通常突發(fā)越大，系統(tǒng)總體性能越好：更高吞吐率/帶寬傳輸，更低系統(tǒng)總線占用率。

鑒于系統(tǒng)總線為 32 位字寬，建議將 DMA 源/目標(biāo)數(shù)據(jù)寬度設(shè)定為 32 位（GPDMA_CxTR1 中的 S/DDW_LOG2[1:0]），以便最大限度減少總線使用量。

如下表所示，有兩類通道，分別具有不同的 FIFO 大小和尋址模式：

? 通道 0 至 11：

– FIFO 大小為 8 字節(jié)（2 字）。

– 尋址限于線性模式：固定尋址（通常用于外設(shè)寄存器訪問）或連續(xù)數(shù)據(jù)增量尋址（通常用于存儲器訪問）。

? 通道 12 至 15：

– FIFO 大小為 32 字節(jié)（8 字）。

– 支持線性和二維尋址模式：二者均適用于源和目標(biāo)，可設(shè)定兩個地址跳轉(zhuǎn)/偏移量：

? 每個編程突發(fā)后

? 每個編程塊后

建議將通道 0 至 11 分配用于從 AHB/APB 外設(shè)到 SRAM 的傳輸或從 SRAM 到 AHB/APB 外設(shè)的傳輸，除非存儲器需要二維尋址或外設(shè)是支持突發(fā)請求的 AHB 外設(shè)。

然后，建議將突發(fā)設(shè)定為 1 字（FIFO 大小的一半），除非應(yīng)用需要處理 8 或 16 位數(shù)據(jù)寬度。建議將通道 12 至 15 分配用于存儲器之間的傳輸。然后，出于性能方面的考慮，建議將突發(fā)設(shè)定為默認(rèn)的 4 字（FIFO 大小的一半）。

同樣地，將通道 12 至 15 優(yōu)先用于始于支持突發(fā)請求的 AHB 外設(shè)，比如 OCTOSPI、HASH 和 ADC。然后，通常將始于/止于外設(shè)的半傳輸設(shè)定為突發(fā)。建議將始于/止于存儲器的（半）傳輸設(shè)定為 4 字突發(fā)。

對于具有更高帶寬要求的 AHB 外設(shè)的始于/止于一些外設(shè)的傳輸，同樣優(yōu)先選擇通道 12 至 15。建議將始于/止于存儲器的（半）傳輸也設(shè)定為 4 字突發(fā)。

2.3 GPDMA 端口選擇

用戶必須為始于源（GPDMA_CxTR1 中的 SAP）的傳輸分配一個端口，并且為止于目標(biāo)（GPDMA_CxTR1 中的 DAP）的傳輸分配一個端口。在執(zhí)行下一次數(shù)據(jù)傳輸之前，會通過下一個鏈表項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)動態(tài)更新此分配。

關(guān)于 GPDMA 的總線拓?fù)淇煽偨Y(jié)如下（參見第 4 節(jié) 了解更多信息）：

? GPDMA 端口 0 直接連接到 APB1 和 APB2 外設(shè)，不穿過 AHB 矩陣（參見圖 2 和圖 4）。

? AHB 矩陣的默認(rèn)從設(shè)備（參見圖 2 和第 4.3.2 節(jié) ）為：

– GPDMA 端口 0 的 AHB1 外設(shè)（MDF、FMAC 和 CORDIC）

– GPDMA 端口 1 的 SRAM1

建議按照以下方式使用 GPDMA 的兩個主設(shè)備端口：

? 將端口 0 分配用于始于/止于外設(shè)的（半）傳輸，無論是 AHB 還是 APB 外設(shè)。將端口 1 分配用于其他（半） 傳輸（分別止于/始于存儲器）。對于 APB1 和 APB2 外設(shè)，端口 0 避免穿過互連矩陣，減少了相應(yīng)通道上的 總體延遲。這也減少了互連總線矩陣包含的和之后的 AHB 總線活動。

? 端口 1 被分配用于存儲器至存儲器的傳輸（特別是訪問 SRAM1 時，但不僅限于此）。對外設(shè)使用端口 0 并 對任何存儲器使用端口 1 的優(yōu)勢在于：

– 外設(shè)至存儲器和存儲器至外設(shè)的傳輸過程中兩個端口上的帶寬平衡

– 避免至存儲器的突發(fā)直接影響外設(shè)訪問的延遲

這是針對性能的典型和推薦配置。當(dāng)然，用戶可以自由地選擇任何可以訪問源位置的端口，以及任何可以訪問目標(biāo) 位置的端口。

當(dāng)通道未激活時，GPDMA 為加載下一個鏈表項(xiàng)而分配的鏈接端口由用戶在通道層面進(jìn)行定義（GPDMA_CxCR 中 的 LAP）。下一個鏈接列表項(xiàng)已準(zhǔn)備就緒并存儲在內(nèi)存中。然后，建議將端口 1 分配用于加載下一個鏈表項(xiàng)。

本文檔以 GPDMA 和可能受到 GPDMA 協(xié)助的外設(shè)的組合功能為基礎(chǔ)，為系統(tǒng)開發(fā)人員提供一些以性能為導(dǎo)向的編程指南