MM32F0140 DMA學(xué)習(xí)筆記

DMA簡(jiǎn)介

DMA全稱為Direct Memory Access，即直接存儲(chǔ)器訪問。在進(jìn)行DMA傳輸前，CPU將總線控制權(quán)交給DMA，通過共享系統(tǒng)總線，實(shí)現(xiàn)無(wú)需CPU參與的快速數(shù)據(jù)傳輸，能夠直接將數(shù)據(jù)從一個(gè)地址空間復(fù)制到另一個(gè)地址空間，DMA在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后將總線控制權(quán)交回CPU。

MM32F0140內(nèi)置5路通用DMA，可以管理設(shè)備到存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器到設(shè)備與存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)通道都有專門的硬件DMA請(qǐng)求邏輯，也可以通過軟件配置來(lái)觸發(fā)每個(gè)通道。

MM32F0140的DMA模塊所支持的外設(shè)類型包括UART、I2C、SPI、ADC與通用、高級(jí)和基礎(chǔ)定時(shí)器，當(dāng)DMA從外設(shè)產(chǎn)生的請(qǐng)求通過邏輯或輸入DMA控制器時(shí)，為避免沖突，在一個(gè)通道中，同時(shí)只能有一個(gè)外設(shè)DMA請(qǐng)求有效，詳細(xì)各通道DMA請(qǐng)求如圖1所示。

圖1.各通道DMA外設(shè)請(qǐng)求

DMA配置

DMA的配置涉及到傳輸模式、數(shù)據(jù)寬度、外設(shè)地址、存儲(chǔ)器地址、通道優(yōu)先級(jí)、數(shù)據(jù)傳輸數(shù)量、中斷使能、自動(dòng)重裝載及指針增量。

傳輸模式

存儲(chǔ)器到外設(shè)模式

配置DMA_CCRx寄存器(x由1 ~ 7)的DIR位選擇傳輸方向，該位置1，傳輸方向?yàn)閺拇鎯?chǔ)器讀；DMA_CCRx寄存器的MEM2MEM位置0，關(guān)閉存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式。

外設(shè)到存儲(chǔ)器模式

配置DMA_CCRx寄存器的DIR位選擇傳輸方向，該位置0，傳輸方向?yàn)閺耐庠O(shè)讀；DMA_CCRx寄存器的MEM2MEM位置0，關(guān)閉存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式。

存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式

數(shù)據(jù)傳輸方向?yàn)橥庠O(shè)地址到存儲(chǔ)器地址：DMA_CCRx寄存器的MEM2MEM位置1，使能存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式；DIR位置0，從外設(shè)讀。

數(shù)據(jù)傳輸方向?yàn)榇鎯?chǔ)器地址到外設(shè)地址：DMA_CCRx寄存器的MEM2MEM位置1，使能存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式；DIR位置1，從存儲(chǔ)器讀。

注意，存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式不能與循環(huán)模式同時(shí)使用。

循環(huán)模式

若需要循環(huán)讀寫緩沖區(qū)或進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸，則可以進(jìn)入循環(huán)模式。配置DMA通道x配置寄存器(DMA_CCRx)中的CIRC位為1，使能循環(huán)模式。在循環(huán)模式下，若DMA傳輸數(shù)量遞減為0，則重新加載先前配置的數(shù)值，繼續(xù)進(jìn)行DMA數(shù)據(jù)傳輸。

自動(dòng)重新加載

DMA通道x配置寄存器(DMA_CCRx)的ARE位控制自動(dòng)重裝載，若ARE位置1，則使能自動(dòng)重裝載傳輸數(shù)量，當(dāng)DMA通道x傳輸數(shù)量寄存器(DMA_CNDTRx)中數(shù)值為0時(shí)，會(huì)自動(dòng)將DMA_CNDTRx寄存器中的值加載為之前配置的數(shù)值；若ARE位置0，則禁止自動(dòng)重裝載傳輸數(shù)量。

數(shù)據(jù)寬度

DMA的數(shù)據(jù)寬度配置包含：存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寬度配置與外設(shè)數(shù)據(jù)寬度配置，可獨(dú)立配置為字節(jié)、半字、全字。

存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寬度由DMA通道x配置寄存器(DMA_CCRx)的MSIZE位控制，MSIZE[1:0]為00則數(shù)據(jù)寬度為8bit，MSIZE[1:0]為01則數(shù)據(jù)寬度為16bit，MSIZE[1:0]為10則數(shù)據(jù)寬度為32bit。

外設(shè)數(shù)據(jù)寬度配置由DMA通道x配置寄存器(DMA_CCRx)的PSIZE位控制，可配置為8bit, 16bit或32bit，MSIZE位與PSIZE位如圖2所示。

圖2.數(shù)據(jù)寬度對(duì)應(yīng)位

存儲(chǔ)器/外設(shè)地址

DMA的地址配置包含：存儲(chǔ)器地址的配置與外設(shè)地址的配置。

對(duì)DMA通道x存儲(chǔ)器地址寄存器(DMA_CMARx)進(jìn)行賦值，從而配置存儲(chǔ)器地址，存儲(chǔ)器地址可作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑椿蚰繕?biāo)。

對(duì)DMA通道x外設(shè)地址寄存器(DMA_CPARx)進(jìn)行賦值，從而配置外設(shè)地址，外設(shè)地址是外設(shè)數(shù)據(jù)寄存器的基地址，作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑椿蚰繕?biāo)。

源和目標(biāo)地址必須根據(jù)各自配置的數(shù)據(jù)傳輸寬度對(duì)齊。

指針增量

指針增量配置：每次傳輸后指針自動(dòng)向后遞增或保持不變。

操作DMA通道x配置寄存器(DMA_CCRx)的MINC位，若MINC位置1，則DMA配置為存儲(chǔ)器地址遞增模式,存儲(chǔ)器的訪問地址可以按照步長(zhǎng)累加，不需要每次都去設(shè)置訪問地址；若MINC位置0，則每次DMA傳輸固定訪問同一個(gè)地址。

設(shè)置DMA通道x配置寄存器(DMA_CCRx)的PINC位，若PINC位置1，則DMA配置為外設(shè)地址遞增模式,外設(shè)的訪問地址可以按照步長(zhǎng)累加；若PINC位置0，則每次DMA傳輸固定訪問同一個(gè)地址。

外設(shè)或存儲(chǔ)器配置為增量模式時(shí)，下一個(gè)要傳輸?shù)牡刂穼⑹乔耙粋€(gè)地址加上步長(zhǎng)，步長(zhǎng)取決于所選的數(shù)據(jù)寬度，首個(gè)傳輸?shù)牡刂反娣旁贒MA通道x外設(shè)地址寄存器(DMA_CPARx)/DMA通道x存儲(chǔ)器地址寄存器(DMA_CMARx)中。

優(yōu)先級(jí)

仲裁器根據(jù)通道請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)來(lái)啟動(dòng)外設(shè)或存儲(chǔ)器的訪問，優(yōu)先處理軟件優(yōu)先級(jí)高的請(qǐng)求，當(dāng)軟件優(yōu)先級(jí)相同時(shí)，默認(rèn)編號(hào)更低的通道優(yōu)先處理。每個(gè)通道的優(yōu)先級(jí)可在DMA通道x配置寄存器(DMA_CCRx)中的PL位配置，優(yōu)先級(jí)分為四種：最高優(yōu)先級(jí)(PL[1:0]=11)、高優(yōu)先級(jí)(PL[1:0]=10)、中等優(yōu)先級(jí)(PL[1:0]=01)與低優(yōu)先級(jí)(PL[1:0]=00)。

數(shù)據(jù)傳輸數(shù)量

數(shù)據(jù)傳輸數(shù)量的最大值為65535，將數(shù)據(jù)傳輸數(shù)量值賦值到DMA通道x傳輸數(shù)量寄存器(DMA_CNDTRx),每次傳輸后，DMA_CNDTRx遞減，表示剩余多少次DMA傳輸。

當(dāng)數(shù)值遞減為0時(shí)，數(shù)據(jù)全部傳輸完畢。若對(duì)應(yīng)通道配置為自動(dòng)重加載模式時(shí)，DMA_CNDTRx寄存器中的內(nèi)容將被自動(dòng)重新加載為之前配置時(shí)的數(shù)值。

中斷

每個(gè)通道支持3種事件標(biāo)志：DMA半傳輸(HTIF)、DMA傳輸完成(TCIF)和DMA傳輸出錯(cuò)(TEIF)，各通道單獨(dú)的中斷請(qǐng)求由這3種事件標(biāo)志邏輯或起來(lái)?？赏ㄟ^配置DMA通道x配置寄存器(DMA_CCRx)的TCIE位為1使能傳輸完成中斷，配置HTIE位為1使能半傳輸中斷，配置TEIE位為1使能傳輸錯(cuò)誤中斷。

實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)演示DMA burst搬運(yùn)模式的中斷行為，配置DMA的傳輸模式為存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器模式且傳輸方向?yàn)閺拇鎯?chǔ)器讀，開啟自動(dòng)重裝載，寬度配置為全字，指針遞增，優(yōu)先級(jí)為低優(yōu)先級(jí)，設(shè)置兩數(shù)組為DMA數(shù)據(jù)傳輸?shù)刂罚渲脗鬏敂?shù)量為16。DMA配置完成后，進(jìn)行DMA數(shù)據(jù)傳輸，使能DMA通道，當(dāng)產(chǎn)生半傳輸中斷，設(shè)置半傳輸標(biāo)志為true，當(dāng)產(chǎn)生傳輸完成中斷，設(shè)置傳輸完成標(biāo)志為true，清除中斷標(biāo)志位。本實(shí)驗(yàn)可通過串口調(diào)試工具觀察數(shù)據(jù)傳輸現(xiàn)象，當(dāng)DMA傳輸已到一半時(shí)串口打印"half"，當(dāng)DMA傳輸完成時(shí)串口打印"done"。

啟用外設(shè)時(shí)鐘 enable_clock()

實(shí)驗(yàn)使用DMA1，并通過UART串口顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此需要啟用DMA與UART的外設(shè)時(shí)鐘。

void enable_clock()
{
    /* Enable UART1 clock. */
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2_PERIPH_UART1;
    /* Enable GPIOA clock. */
    RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1_PERIPH_GPIOA;
    /* Enable DMA1 clock. */
    RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1_PERIPH_DMA1;
}

配置引腳 pin_init()

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通過串口顯示，因此配置UART的TX(PA9)與RX(PA10)引腳。

void pin_init()
{
    /* Setup PA9, PA10. */
    GPIOA->CRH  = ~GPIO_CRH_MODE9_MASK;
    GPIOA->CRH |= GPIO_PinMode_AF_PushPull;     /* PA9 multiplexed push-pull output. */
    GPIOA->AFRH  = ~GPIO_AFRH_AFR_MASK;
    GPIOA->AFRH |= (GPIO_AF_1 << GPIO_CRH_MODE9_SHIFT);   /* Use AF1. */

    GPIOA->CRH  = ~GPIO_CRH_MODE10_MASK;
    GPIOA->CRH |= GPIO_PinMode_In_Floating;     /* PA10 floating input. */
    GPIOA->AFRH |= (GPIO_AF_1 << GPIO_CRH_MODE10_SHIFT);    /* Use AF1. */
}

UART初始化 uart_init()

初始化UART,配置時(shí)鐘頻率、波特率、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、停止位、傳輸模式及是否使用校驗(yàn)。

void uart_init()
{
    /* Clear the corresponding bit to be used. */
    UART1->CCR  = ~( UART_CCR_PEN_MASK | UART_CCR_PSEL_MASK | UART_CCR_SPB0_MASK | UART_CCR_SPB1_MASK | UART_CCR_CHAR_MASK );
    UART1->GCR  = ~( UART_GCR_AUTOFLOWEN_MASK | UART_GCR_RXEN_MASK | UART_GCR_TXEN_MASK );
    /* WordLength. */
    UART1->CCR |= UART_CCR_CHAR_MASK;
    /* XferMode. */
    UART1->GCR |= (UART_XferMode_RxTx << UART_GCR_RXEN_SHIFT);
    /* Setup baudrate, BOARD_DEBUG_UART_FREQ = 48000000u, BOARD_DEBUG_UART_BAUDRATE = 9600u. */
    UART1->BRR = (BOARD_DEBUG_UART_FREQ / BOARD_DEBUG_UART_BAUDRATE) / 16u;
    UART1->FRA = (BOARD_DEBUG_UART_FREQ / BOARD_DEBUG_UART_BAUDRATE) % 16u;
    /* Enable UART1. */
    UART1->GCR |= UART_GCR_UARTEN_MASK;
}

DMA初始化 dma_init()

操作DMA_CCRx寄存器，配置輸出傳輸模式、傳輸方向、外設(shè)和存儲(chǔ)器的增量模式、外設(shè)和存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)寬度、通道優(yōu)先級(jí)和指針增量；操作DMA_CNDTRx寄存器，配置DMA傳輸數(shù)量，DMA傳輸完成一次，該數(shù)值減1，且在DMA傳輸期間DMA_CNDTRx寄存器不可被寫入；操作DMA_CPARx寄存器，配置外設(shè)寄存器地址，由于本實(shí)驗(yàn)配置DMA傳輸方向?yàn)閺拇鎯?chǔ)器讀，因此該外設(shè)地址在DMA傳輸時(shí)作為目標(biāo)地址；操作DMA_CMARx寄存器，配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址，DMA傳輸時(shí)從該存儲(chǔ)器地址加載數(shù)據(jù)。

void dma_init()
{
    uint32_t ccr = 0u;
    ccr |= DMA_CCR_DIR_MASK;  /* Data transmission direction is: read from memory. */
         | DMA_CCR_MEM2MEM_MASK;  /* Xfer mode: memory to memory. */
         | DMA_CCR_ARE_MASK;   /* Enable automatic reloading. */
         | DMA_CCR_PINC(DMA_AddrIncMode_IncAfterXfer)  /* DMA_AddrIncMode_IncAfterXfer=1u, peripheral increment mode. */
         | DMA_CCR_MINC(DMA_AddrIncMode_IncAfterXfer)  /* Memory increment mode. */
         | DMA_CCR_PSIZE(DMA_XferWidth_32b)  /* DMA_XferWidth_32b = 2u, peripheral size 32 bits. */
         | DMA_CCR_MSIZE(DMA_XferWidth_32b)  /* Memory size 32 bits. */
         | DMA_CCR_PL(DMA_Priority_Low)  /* DMA_Priority_Low = 0u, low priority. */
         ;
    DMA1->CH[0].CCR = ccr;  /* channel number = 0 refer to DMA1_CH1. */
    DMA1->CH[0].CNDTR = DMA_BUFF_COUNT;  /* DMA_BUFF_COUNT = 16u, data transmission quantity. */
    DMA1->CH[0].CPAR = (uint32_t)app_dma_buff_to;  /* Set arry app_dma_buff_to as peripheral address. */
    DMA1->CH[0].CMAR = (uint32_t)app_dma_buff_from;  /* Set arry app_dma_buff_from as memory address. */
}

使能DMA enable_dma()

操作DMA_CCRx寄存器的ENABLE位，使能通道1，在通道使能后可進(jìn)行DMA傳輸。

void enable_dma()
{
    DMA1->CH[0].CCR |= DMA_CCR_EN_MASK;  /* Enable DMA1 channel 1. */
}

使能中斷 enable_interrupt()

操作DMA_CCRx寄存器的TCIE位置1，使能傳輸完成中斷；HTIE位置1，使能半傳輸中斷。

void enable_interrupt()
{
    DMA1->CH[0].CCR |= (DMA_CHN_INT_XFER_HALF_DONE   0xEu);  /* DMA half transfer interrupt. */
    DMA1->CH[0].CCR |= (DMA_CHN_INT_XFER_DONE   0xEu);  /* DMA end of transfer interrupt. */
}

配置NVIC NVIC_EnableIRQ()

使用Cortex-M0 core_cm0.h頭文件中的NVIC_EnableIRQ使能中斷，由于DMA初始化時(shí)配置使用通道1，因此使用DMA1通道1全局中斷DMA1_CH1_IRQn.

NVIC_EnableIRQ(DMA1_CH1_IRQn)

編寫中斷服務(wù)程序DMA1_CH1_IRQHandler()

讀DMA中斷狀態(tài)寄存器(DMA_ISR)獲取當(dāng)前中斷狀態(tài)，當(dāng)產(chǎn)生半傳輸中斷，令定義的半傳輸標(biāo)志app_dma_xfer_half_done為true；當(dāng)產(chǎn)生傳輸完成中斷，令定義的傳輸完成標(biāo)志app_dma_xfer_done為true。操作DMA中斷標(biāo)志清除寄存器(DMA_IFCR)對(duì)應(yīng)位置1，清除對(duì)應(yīng)中斷。

void DMA1_CH1_IRQHandler()
{
    uint32_t flags = DMA1->ISR   0xFu;

    if (flags   DMA_CHN_INT_XFER_HALF_DONE)  /* DMA half transfer interrupt. */
    {
        app_dma_xfer_half_done = true;
    }

    if (flags   DMA_CHN_INT_XFER_DONE)  /* DMA end of transfer interrupt. */
    {
        app_dma_xfer_done = true;
    }

    DMA1->IFCR = (flag   0xFu);  /* Clear interrupt. */
}

main()函數(shù)

main()函數(shù)結(jié)合上述操作，初始化DMA，設(shè)置變量app_dma_xfer_done為傳輸完成標(biāo)志，設(shè)置變量app_dma_xfer_half_done為DMA已傳輸一半的標(biāo)志，設(shè)置數(shù)組app_dma_buff_from[]為源，即DMA傳輸時(shí)從該存儲(chǔ)器地址加載數(shù)據(jù)，設(shè)置數(shù)組app_dma_buff_to[]為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址，設(shè)置變量DMA_BUFF_COUNT為數(shù)據(jù)傳輸數(shù)量，傳輸數(shù)量為16，每次傳輸后，該數(shù)值遞減，當(dāng)數(shù)值遞減為0時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸完畢，配置自動(dòng)重加載模式，數(shù)據(jù)傳輸數(shù)量會(huì)被自動(dòng)重新加載為之前配置時(shí)的數(shù)值。當(dāng)檢測(cè)到半傳輸中斷標(biāo)志產(chǎn)生，串口打印"half"，檢測(cè)到傳輸完成中斷標(biāo)志產(chǎn)生，串口打印"done"。本實(shí)驗(yàn)在串口輸入數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行DMA傳輸，將源地址app_dma_buff_from[]中的數(shù)據(jù)通過DMA傳輸?shù)絘pp_dma_buff_to[]地址中。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖3所示。

int main()
{
    uint8_t c;

    enable_clock();
    pin_init();
    uart_init();

    printf("rndma_burst_interrupt example.rn");

    dma_init();
    NVIC_EnableIRQ(DMA1_CH1_IRQn);
    enable_interrupt();

    for (uint32_t i = 0u; i < DMA_BUFF_COUNT; i++)
    {
        app_dma_buff_from[i] = i;
        app_dma_buff_to[i] = 0u;
    }

    while (1)
    {
        c = getchar();
        putchar(c);

        for (uint32_t i = 0u; i < DMA_BUFF_COUNT; i++)
        {
            app_dma_buff_to[i] = 0u;
        }
        app_dma_xfer_done = false;
        app_dma_xfer_half_done = false;

        enable_dma();

        while (!app_dma_xfer_half_done)
        {}
        printf("half.rn");
        app_dma_xfer_half_done = false;        

        while (!app_dma_xfer_done)
        {}
        printf("done.rn");
        app_dma_xfer_done = false;
    }
}

圖3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

審核編輯：彭菁