STM32入门教程（DMA篇）

Zevalin爱灰灰

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分类专栏： STM32入门教程笔记文章标签： stm32 嵌入式硬件单片机

于 2023-12-01 22:40:24 首次发布

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本文以江协科技的STM32视频教程为基础，介绍了STM32中的DMA及存储分布，包括DMA的概念、存储器映像、框图、基本结构、请求和数据宽度等。还给出了DMA的运用示例，如DMA数据转运和ADC扫描模式+DMA，详细说明了配置步骤和相关代码。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

重要的内容写在前面：

该系列是以up主江协科技的STM32视频教程为基础写下去的，大部分内容都参考了老师的课件，对于一些个人认为比较重要但是老师仅口述的部分，笔者都有用文字的方式记录并标出了重点。
文中的图片基本都来源于老师的课件以及开发板和芯片的手册，粘贴过来是为了方便阅读。
如果有条件的可以先学习一些相关课程再去看STM32的教程，学起来会更加轻松（不太建议零基础开始直接STM32，听起来可能会有点困难，可以先学51单片机），相关课程有数字电路（强烈推荐先学数电，不然可能会有很多地方理解起来很困难）、模拟电路、计算机组成原理（像寄存器、存储器、中断等在这门课里有很详细的介绍）、计算机网络等。
如有错漏欢迎指出。

视频链接：[8-1] DMA直接存储器存取_哔哩哔哩_bilibili

一、STM32中的DMA及存储分布

1、DMA（Direct Memory Access）直接存储器存取

（1）DMA可以提供外设和存储器或者存储器和存储器之间的高速数据传输，无须CPU干预，节省了CPU的资源。

（2）12个独立可配置的通道： DMA1（7个通道）， DMA2（5个通道）。

（3）每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发。

（4）STM32F103C8T6的DMA资源：DMA1（7个通道）。

2、存储器映像

类型	起始地址	存储器	用途
ROM（掉电不丢失）	0x0800 0000	程序存储器Flash	存储C语言编译后的程序代码和常量数据（比如const修饰的变量）
	0x1FFF F000	系统存储器	存储BootLoader，用于串口下载
	0x1FFF F800	选项字节	存储一些独立于程序代码的配置参数
RAM（掉电丢失）	0x2000 0000	运行内存SRAM	存储运行过程中的临时变量
	0x4000 0000	外设寄存器	存储各个外设的配置参数
	0xE000 0000	内核外设寄存器	存储内核各个外设的配置参数

3、DMA框图

（1）除了左上角的内核外，其它模块基本都可以看成存储器。

（2）为了高效且有条理地访问存储器，STM32设计了一个总线矩阵，总线矩阵的左端是主动单元，它们拥有存储器的访问权，右端是被动单元，它们的存储器只能被左边的主动单元读写。

①内核可以通过DCode和系统总线访问在右侧的存储器，其中DCode总线专门用于访问Flash，系统总线则访问其它存储器。

②由于DMA需要转运数据，所以DMA也必须要有访问的主动权，DMA通过DMA总线可以访问右端的存储器。DMA中有数个通道，可以分别设置各个通道转运数据的源地址和目的地址，这样它们就可以脱离CPU独立工作。仲裁器用于决定哪个通道使用DMA总线，同一个DMA中的通道只能分时复用一条DMA总线，如果产生冲突，仲裁器会根据通道的优先级进行分配。

③总线矩阵中也有仲裁器，如果DMA和CPU都需要访问同一个目标，那么CPU的访问会被暂停，不过总线仲裁器会保证CPU得到一半的总线带宽，让CPU能够正常工作。

④CPU或DMA直接访问Flash的话，只可对Flash进行读操作；SRAM是运行内存，可以任意读写。

（3）DMA中有AHB从设备，这个是DMA自身的寄存器，它连接在AHB总线上，CPU可以通过系统总线进入AHB总线，以此对DMA进行配置。

（4）右侧的外设可以向DMA发送请求，也就是触发DMA转运数据。（配置外设时需要打开DMA通道才能向DMA发送请求）

4、DMA基本结构

（1）DMA的数据转运方向可以是从外设到存储器，也可以是从存储器到外设，也可以是存储器到存储器。

（2）数据转运的起点和终点都有三个相关的参数：

①第一个参数是起始地址，该参数指向需要转运的第一个数据的地址和负责接收数据的地址。

②第二个参数是数据宽度，该参数指定一次转运多少位的数据。

③第三个参数是地址是否自增，它指定一次数据转运完成后下一次转运需不需要将地址移动到下一个位置，具体移动步长由数据宽度决定。（一般寄存器方不需要地址自增，而存储器方需要）

（3）传输计数器是一个自减计数器，它用于指定数据转运次数，当计数器值为0时，起点/终点的“自增地址”会恢复为起始地址，为下一次数据转运做准备；自动重装器决定计数器值为0时是否将其恢复为初值，对应单次模式（转运完成后传输计数器的值不会自动重制，DMA暂时停止工作）和循环模式（一轮转运结束后传输计数器的值被置为初值，DMA马上开始下一轮转运）。

（4）DMA有软件触发和硬件触发两种触发方式，M2M=1时，DMA选择软件触发，M2M=0时，DMA选择硬件触发。

①这里软件触发的逻辑不是调用某个函数触发一次，而是在DMA能承受的范围内以最快的速度连续不断地触发（软件触发和循环模式不能同时使用）。

②一般存储器到存储器之间的数据转运选择软件触发。

③硬件触发源可以选择ADC、串口、定时器等，使用这些模块时就选择硬件触发。

④DMA收到一次触发，传输计数器自减一次。

（5）DMA需要开关控制来启动。

（6）DMA转运数据的条件：

①DMA_Cmd使能DMA。

②传输计数器的值必须大于0。

③需要有触发信号。

（7）当传输计数器等于0，且没有自动重装时，无论是否有触发信号，DMA都不会处理转运，这时需要使用DMA_Cmd关闭DMA，然后给传输计数器一个大于0的值，再使用DMA_Cmd使能DMA，开始下一次转运。

5、DMA请求

（1）DMA使用硬件触发时，请求DMA的外设需要打开自己通往DMA的通道，比如ADC1需要给DMA发送请求，那么配置ADC1时需要打开ADC1和DMA间的通道。

（2）DMA的每个通道对应不同的硬件触发源，不可以随意匹配。

6、数据宽度与对齐

二、DMA的运用示例

1、DMA数据转运

（1）见下图，将SRAM中的数组DataA转运到SRAM中的另一个数组DataB中：

①起点的起始地址为DataA数组的首地址，终点的起始地址为DataB数组的首地址；转运数据宽度为8位，每次转运正好转运一个元素；很显然转运过程中地址应该自增。

②方向参数应代表DataA的数据转运至DataB中。

③Data数组有7个元素，传输计数器的初值应为7，不需要自动重装（简单的值拷贝只要做一次就够了）。

④存储器与存储器间的数据转运使用软件触发即可。

（2）按照下图所示接好线路，并将OLED显示屏的工程文件夹作为模板复制一份使用。

（3）在项目的System组中添加MyDMA.h文件和MyDMA.c文件用于封装DMA模块的代码。

①MyDMA.h文件：

#ifndef __MyDMA_H
#define __MyDMA_H

void MyDMA_Init(uint32_t AddrA, uint32_t AddrB, uint16_t Size);
void MyDMA_Transfer(void);

#endif

②MyDMA.c文件：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

uint16_t MyDMA_Size;    //记录传入的Size值（一轮转运的数据个数/传输计数器初值）

void MyDMA_Init(uint32_t AddrA, uint32_t AddrB, uint16_t Size)
{
	MyDMA_Size = Size;  //记录传入的Size值（一轮转运的数据个数/传输计数器初值）
	
	//开启DMA的时钟
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
	
	//初始化传输参数
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = AddrA;  //起点的起始地址（起点的基地址）
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  //每次转运1个字节
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Enable;  //起点的地址自增
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = AddrB;      //终点的起始地址（终点的基地址）
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;          //每次转运1个字节
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;          //终点的地址自增
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = Size;           //传输计数器初值
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;      //单次模式（计数器自减为0，一轮转运结束）
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //外设站点（DMA_PeripheralBaseAddr）作为数据源（方向参数）
	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Enable;        //使用软件触发（DMA开启后，只要传输计数器的值不为0，转运会一直进行）
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;  //指定优先级（本例对优先级无要求）
	DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
	//DMA1_Channel1：选择DMA1的通道1进行AddrA->AddrB的数据转运
	
	//暂时不使能DMA，需要数据转运时调用MyDMA_Transfer函数即可
	//DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
}

void MyDMA_Transfer(void)
{
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);  //失能DMA（修改传输计数器前需要关闭DMA）
	DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1, MyDMA_Size);  //修改传输计数器的值（置为初值）
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);   //使能DMA
	//传输计数器的值被置为初值，由于是软件触发模式，DMA直接开始一轮数据转运
	while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1) == RESET);   //等待一轮转运完成，传输计数器自减为0后标志位会被置为1
	DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1);     //清空标志位，为下一轮转运做准备
}

（4）在stm32f10x_dma.h文件中有DMA相关的函数。

[1]DMA_DeInit函数：恢复缺省配置。

[2]DMA_Init函数：对DMA进行初始化。

[3]DMA_StructInit函数：给结构体赋一个默认值。

[4]DMA_Cmd函数：使能DMA（同时也可关闭DMA）。

[5]DMA_ITConfig函数：中断输出使能。

[6]DMA_SetCurrDataCounter函数：往DMA传输计数器中写数据。

[7]DMA_GetCurrDataCounter函数：返回DMA传输计数器的值。

[8]DMA_GetFlagStatus函数：获取状态标志位。

[9]DMA_ClearFlag函数：清除标志位。

[10]DMA_GetITStatus函数：获取中断状态。

[11]DMA_ClearITPendingBit函数：清除中断挂起位。

（5）在main.c文件中粘贴以下代码，然后进行编译，将程序下载到开发板中，观察OLED屏的显示。

#include "stm32f10x.h"                  // Device headerCmd
#include "OLED.h"
#include "MyDMA.h"
#include "Delay.h"

//DataA中的数据需要转运到DataB中
uint8_t DataA[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};
uint8_t DataB[] = {0, 0, 0, 0};

int main()
{
	OLED_Init();
	MyDMA_Init((uint32_t)DataA, (uint32_t)DataB, 4);
	//将DMA的通道1配置为用于实现DataA->DataB的数据转运，一共转运4个数据）
	
	OLED_ShowString(1, 1, "DataA:");
	OLED_ShowString(3, 1, "DataB:");
	OLED_ShowHexNum(1, 8, (uint32_t)DataA, 8);  //显示数组DataA的地址
	OLED_ShowHexNum(3, 8, (uint32_t)DataB, 8);  //显示数组DataB的地址
	//STM32中的地址都是32位的
	//OLED_ShowHexNum不能接收地址类型数据，需要强制类型转换
	
	while(1)
	{
		/*改变DataA数组元素的值*/
		DataA[0] ++;
		DataA[1] ++;
		DataA[2] ++;
		DataA[3] ++;
		
		OLED_ShowHexNum(2, 1, DataA[0], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 4, DataA[1], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 7, DataA[2], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 10, DataA[3], 2);
	
		OLED_ShowHexNum(4, 1, DataB[0], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 4, DataB[1], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 7, DataB[2], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 10, DataB[3], 2);
		
		Delay_ms(1000);
		
		MyDMA_Transfer();    //启用DMA进行一轮数据转运（本例中和值拷贝的结果一样）
		
		OLED_ShowHexNum(2, 1, DataA[0], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 4, DataA[1], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 7, DataA[2], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 10, DataA[3], 2);
	
		OLED_ShowHexNum(4, 1, DataB[0], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 4, DataB[1], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 7, DataB[2], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 10, DataB[3], 2);
		
		Delay_ms(1000);
	}
}

2、ADC扫描模式+DMA

（1）ADC受到触发后会对7个通道上的模拟电压按次序进行轮流转换，在每一个通道转换完成后，需要DMA进行一次数据转运，将ADC中数据寄存器的内容转运到SARM中的ADValue数组，数组中每一个元素各自对应一个通道的电压值。

①起点的起始地址是ADC中数据寄存器的地址，转运过程中地址不需要自增；终点的起始地址是ADValue数组的首地址，转运过程中地址需要自增。

②转运数据宽度为16位，只需转运一次就能转走ADC数据寄存器的16位数据。

③ADC一共转换7个通道的模拟量，传输计数器的初值应为7。如果ADC采取单次扫描模式，那么DMA的传输计数器不使用自动重装，在下次触发ADC时给DMA计数器赋值即可；如果ADC采取连续扫描模式，那么DMA的传输计数器就要使用自动重装（ADC启动下一轮转换时DMA也应启动下一轮的转运）。

④DMA的触发源要选择ADC的硬件触发，ADC每完成一个通道的转换就会产生一个DMA请求。

（2）按照下图所示接好线路，并将AD多通道的工程文件夹作为模板复制一份使用。

（3）修改AD.h文件和AD.c文件：

①AD.h文件：

#ifndef __AD_H
#define __AD_H

void AD_Init(void);
void AD_GetValue(void);

extern uint16_t AD_Value[4];

#endif

②AD.c文件：（代码按照ADC单次转换和DMA单次转运模式进行配置，注释中有ADC连续转换模式配合DMA循环模式的说明）

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

uint16_t AD_Value[4];  //存放ADC1中4个通道的转换结果

void AD_Init(void)
{
	//开启ADC、DMA和GPIO的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
	
	//配置ADCCLK的分频器
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);  //ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz
	
	//配置PA0~PA3为模拟输入模式
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	//配置多路开关，将4个通道接入规则组
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);  //通道0接入规则组
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5);  //通道1接入规则组
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, 3, ADC_SampleTime_55Cycles5);  //通道2接入规则组
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 4, ADC_SampleTime_55Cycles5);  //通道3接入规则组
	
	//配置AD转换器
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;     //独立模式
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //数据右对齐
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;   //不选择外部触发源（本例使用软件触发）
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;    //单次转换
	//ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;   可以使用连续转换模式
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;           //扫描模式
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4;                //序列中的通道数为4
	ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
	
	//初始化DMA传输参数
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;   //起点的起始地址是ADC1的数据寄存器
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;  //每次转运2个字节（半字，STM32中1个字32位）
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;  //起点（寄存器）的地址不自增
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)AD_Value;        //终点的起始地址是AD_Value数组首地址
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;          //每次转运2个字节（半字，STM32中1个字32位）
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;           //终点（存储器）的地址自增
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4;               //传输计数器初值（ADC1配置了4个通道，一共需要转运4个数据）
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;       //单次模式（计数器自减为0，一轮转运结束）
	//DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;   ADC连续转换模式需要配合DMA循环模式
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;  //外设站点（DMA_PeripheralBaseAddr）作为数据源（方向参数）
	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;        //使用硬件触发
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;  //指定优先级（本例对优先级无要求）
	DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
	//DMA1_Channel1：ADC1的硬件触发接在DMA1的通道1上，只能选择DMA的通道1
	
	//打开ADC1和DMA间的通道，允许ADC1向DMA发送请求
	ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);
	
	//使能DMA
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
	
	//开关控制（开启ADC）和校准
	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
	ADC_ResetCalibration(ADC1);  //复位校准
	while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);  //等待复位校准完成（复位完成后该位自动置为0）
	ADC_StartCalibration(ADC1);  //开始校准
	while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);       //等待校准完成（校准完成后该位自动置为0）

    //ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); ADC连续转换模式下可以在初始化时就触发ADC，让ADC不停地进行转换
}

void AD_GetValue(void)  //获取一次ADC1中4个通道的转换结果并存放在AD_Value数组中
{
	//DMA循环模式下AD_Value数组中的值本来就不断更新，可以不需要AD_GetValue函数
	//推荐使用ADC连续转换模式配合DMA循环模式，节省软件资源
	
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);  //失能DMA（修改传输计数器前需要关闭DMA）
	DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1, 4);  //修改传输计数器的值（置为初值）
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);   //使能DMA
	
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);    //软件触发ADC进行转换
	//扫描模式会将4个通道逐个转换一遍，每转换一个通道，数据寄存器更新一次，然后向DMA发送请求
	//DMA将数据寄存器的数据转到AD_Value数组，ADC继续转换下一个通道，DMA传输计数器值-1
	//DMA传输计数器值为0，说明4个通道的数据全部更新到AD_Value数组中，一轮转运完成
	
	while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1) == RESET);   //等待一轮转运完成，传输计数器自减为0后标志位会被置为1
	DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1);     //清空标志位，为下一轮转运做准备
}

（4）在main.c文件中粘贴以下代码，然后进行编译，将程序下载到开发板中，根据主函数中的注释进行调试。

#include "stm32f10x.h"                  // Device headerCmd
#include "OLED.h"
#include "AD.h"
#include "Delay.h"

int main()
{
	OLED_Init();
	AD_Init();
	
	OLED_ShowString(1,1,"AD0:");
	OLED_ShowString(2,1,"AD1:");
	OLED_ShowString(3,1,"AD2:");
	OLED_ShowString(4,1,"AD3:");
	
	while(1)
	{
		AD_GetValue();  //获取一次ADC1中4个通道的转换结果并存放在AD_Value数组中
		
		OLED_ShowNum(1,5, AD_Value[0],4);  //拧动电位器
		OLED_ShowNum(2,5, AD_Value[1],4);  //光敏传感器受到的光照越弱，模拟电压值越高
		OLED_ShowNum(3,5, AD_Value[2],4);  //热敏传感器受热越大，模拟电压值越低
		OLED_ShowNum(4,5, AD_Value[3],4);  //对射式红外传感器感应的光越弱，模拟电压值越高
		Delay_ms(100);  //更新显示的时间间隔
	}
}