STM32 HAL库配置DMA的详细指南

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于 2025-02-19 15:05:17 首次发布

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在STM32开发中，DMA（直接内存访问）是一个非常重要的功能，它可以在不占用CPU资源的情况下实现外设与内存之间的高效数据传输。本文将详细介绍如何使用STM32 HAL库配置DMA，并通过示例代码帮助大家快速上手。

1. DMA简介

DMA（Direct Memory Access）是一种硬件机制，允许外设直接与内存进行数据传输，而无需CPU的干预。这种方式可以显著提高系统的效率，尤其是在大量数据传输的场景中（如UART通信、ADC采集等）。

2. DMA配置步骤

在STM32中使用HAL库配置DMA时，通常需要以下几个步骤：

2.1 初始化DMA结构体

首先，我们需要定义一个DMA_HandleTypeDef类型的句柄，并配置其成员。以下是一个典型的DMA初始化结构体配置：

DMA_HandleTypeDef hdma;

hdma.Instance = DMA1_Stream0;          // 选择DMA实例（如DMA1 Stream0）
hdma.Init.Channel = DMA_CHANNEL_4;    // 外设对应的通道号（见数据手册）
hdma.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH; // 传输方向：内存到外设
hdma.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;     // 外设地址不递增
hdma.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;        // 内存地址递增
hdma.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;  // 外设数据宽度（字节）
hdma.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;     // 内存数据宽度（字节）
hdma.Init.Mode = DMA_NORMAL;           // 模式：单次传输（循环模式用DMA_CIRCULAR）
hdma.Init.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH; // DMA优先级

2.2 初始化DMA并关联外设

配置完结构体后，调用HAL_DMA_Init()函数初始化DMA：

if (HAL_DMA_Init(&hdma) != HAL_OK) {
  Error_Handler();
}

2.3 绑定DMA到外设

将DMA句柄与外设（如UART、ADC）关联。例如，将DMA绑定到UART的发送：

__HAL_LINKDMA(uart_handle, hdmatx, hdma);  // 将DMA绑定到UART的发送

2.4 启动DMA传输

使用HAL库的外设特定函数启动传输。例如：

UART发送数据：

HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, tx_buffer, buffer_size);

ADC连续采集：

HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, adc_buffer, buffer_size);

2.5 处理中断（可选）

如果需要使用DMA中断，可以配置NVIC并实现回调函数：

启用中断：

HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Stream0_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Stream0_IRQn);

在中断服务函数中调用HAL库处理：

void DMA1_Stream0_IRQHandler(void) {
  HAL_DMA_IRQHandler(&hdma);
}

实现传输完成回调：

void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
  // 传输完成后的处理
}

3. 关键配置参数解析

参数	说明
`Instance`	DMA实例（如DMA1 Stream0），需参考芯片手册确定外设映射的Stream和Channel。
`Direction`	方向：`DMA_MEMORY_TO_PERIPH`（内存→外设）或 `DMA_PERIPH_TO_MEMORY`。
`PeriphInc/MemInc`	外设/内存地址是否递增（如UART发送时外设地址固定，内存地址递增）。
`DataAlignment`	数据对齐方式（字节、半字、字），需与外设和内存的数据宽度一致。
`Mode`	`DMA_NORMAL`（单次）或 `DMA_CIRCULAR`（循环传输，适用于连续采集）。

4. 示例：UART通过DMA发送数据

以下是一个完整的示例，展示如何通过DMA实现UART数据发送：

// 1. 定义DMA句柄和缓冲区
DMA_HandleTypeDef hdma_uart_tx;
uint8_t tx_data[] = "Hello, DMA!";

// 2. 配置DMA
hdma_uart_tx.Instance = DMA1_Stream0;
hdma_uart_tx.Init.Channel = DMA_CHANNEL_4;
hdma_uart_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
hdma_uart_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
hdma_uart_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
hdma_uart_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
hdma_uart_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
hdma_uart_tx.Init.Mode = DMA_NORMAL;
hdma_uart_tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;
HAL_DMA_Init(&hdma_uart_tx);

// 3. 绑定DMA到UART1的发送
__HAL_LINKDMA(&huart1, hdmatx, hdma_uart_tx);

// 4. 启动DMA传输
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, tx_data, sizeof(tx_data)-1);

5. 常见问题

数据未传输
- 检查外设时钟和DMA时钟是否使能。
- 确认DMA Stream和Channel与外设匹配（参考芯片手册）。
- 确保缓冲区地址有效（内存地址是否在有效区域）。
传输不完整
- 检查MemInc和PeriphInc设置是否正确。
- 确认数据宽度（DataAlignment）一致。
循环模式失效
- 在ADC等场景中需使用DMA_CIRCULAR模式，并确保缓冲区足够大。