【嵌入式12】DMA通信原理及编程实验，DMA方式向上位机连续发送数据

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一、DMA介绍

什么是DMA？

我们知道CPU有转移数据、计算、控制程序转移等很多功能，系统运作的核心就是CPU，

CPU无时不刻的在处理着大量的事务，但有些事情却没有那么重要，比方说数据的复制和存储数据，如果我们把这部分的CPU资源拿出来，让CPU去处理其他的复杂计算事务，是不是能够更好的利用CPU的资源呢？

因此：转移数据（尤其是转移大量数据）是可以不需要CPU参与。比如希望外设A的数据拷贝到外设B，只要给两种外设提供一条数据通路，直接让数据由A拷贝到B 不经过CPU的处理。

DMA就是基于以上设想设计的，它的作用就是解决大量数据转移过度消耗CPU资源的问题。有了DMA使CPU更专注于更加实用的操作–计算、控制等。

直接存储器访问 (DMA)
DMA传输将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间，提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。
DMA传输过程的初始化和启动由CPU完成，传输过程由DMA控制器来执行，无需CPU参与，从而节省CPU资源，提高利用率。

DMA介绍

DMA传输方式

DMA的作用就是实现数据的直接传输，而去掉了传统数据传输需要CPU寄存器参与的环节，主要涉及四种情况的数据传输，但本质上是一样的，都是从内存的某一区域传输到内存的另一区域（外设的数据寄存器本质上就是内存的一个存储单元）。四种情况的数据传输如下：

• 外设到内存
• 内存到外设
• 内存到内存
• 外设到外设

普通模式
传输结束后（即要传输数据的数量达到零），将不再产生DMA操作。若
开始新的DMA传输，需在关闭DMA通道情况下，重新启动DMA传输。
循环模式
可用于处理环形缓冲区和连续数据流（例如ADC扫描模式）。当激活循
环模式后，每轮传输结束时，要传输的数据数量将自动用设置的初始值
进行加载， 并继续响应DMA请求。

DMA传输参数

数据传输需要：
1 数据的源地址
2 数据传输位置的目标地址
3 传递数据多少的数据传输量
4 进行多少次传输的传输模式

当用户将参数设置好，主要涉及源地址、目标地址、传输数据量这三个，DMA控制器就会启动数据传输，当剩余传输数据量为0时 达到传输终点，结束DMA传输 ，当然，DMA 还有循环传输模式 当到达传输终点时会重新启动DMA传输。
　　
也就是说只要剩余传输数据量不是0，而且DMA是启动状态，那么就会发生数据传输。　　

DMA数据传输的四个要素

① 传输源 ：DMA数据传输的来源
② 传输目标：DMA数据传输的目的
③ 传输数量：DMA传输数据的数量
④ 触发信号：启动一次DMA数据传输的动作

DMA控制器特点

1. STM32F411微控制器具备两个DMA控制器：DMA1和DMA2，每个
   控制器有8个数据流，每个数据流可以映射到8个通道（或请求）；
2. 每一个DMA控制器用于管理一个或多个外设的存储器访问请求，并通
   过总线仲裁器来协调各个DMA请求的优先级；
3. 数据流（stream）是用于连接传输源和传输目标的数据通路，每个数
   据流可以配置为不同的传输源和传输目标，这些传输源和传输目标称为
   通道（Channel）；
4. 具备16字节的FIFO。使能FIFO功能后，源数据先送入FIFO，达到FIFO
   的触发阈值后，再传送到目标地址。
   

DMA工作框图

上方的框图，我们可以看到STM32内核，存储器，外设及DMA的连接，这些硬件最终通过各种各样的线连接到总线矩阵中，硬件结构之间的数据转移都经过总线矩阵的协调，使各个外设和谐的使用总线来传输数据。

有DMA的情况下，ADC采集的数据是怎样存放到SRAM中的？

在发生一个事件后，外设向DMA控制器发送一个请求信号。DMA控制器根据通道的优先权处理请求。当DMA控制器开始访问发出请求的外设时，DMA控制器立即发送给它一个应答信号。当从DMA控制器得到应答信号时，外设立即释放它的请求。一旦外设释放了这个请求，DMA控制器同时撤销应答信号。DMA传输结束，如果有更多的请求时，外设可以启动下一个周期。

总之，每次DMA传送由3个操作组成：

• 从外设数据寄存器或者从当前外设/存储器地址寄存器指示的存储器地址取数据，第一次传输时的开始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器指定的外设基地址或存储器单元；
• 存数据到外设数据寄存器或者当前外设/存储器地址寄存器指示的存储器地址，第一次传输时的开始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器指定的外设基地址或存储器单元；
• 执行一次DMA_CNDTRx寄存器的递减操作，该寄存器包含未完成的操作数目。

DMA方式的接口函数

二、串口DMA方式向上位机发送数据

1、题目分析

STM32采用串口DMA方式，用115200bps或更高速率向上位机连续发送数据。

2、工程设置

新建过程不再赘述，直接来到外设设置
设置RCC

设置串口

使能中断

DMA设置
点击DMA Settings的Add添加通道，传输速率设置为中速Medium

模式设置为Normal，右侧选择Memory

在System view下选择DMA

时钟设置

之后导出Keil工程文件即可

3、代码撰写

在main.c文件添加代码

uint8_t Senbuff[] = "Hello world！";  //定义数据发送数组

  HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)Senbuff, sizeof(Senbuff));
  HAL_Delay(1000);

编译无误后烧录即可

4、串口发送数据

C8T6核心板boot0接0，打开XCOM串口助手，打开串口即可接收信号

三、总结

DMA传输过程不占用CPU资源，可以边传输边运行其他任务，更加高效。

参考
[1] https://blog.youkuaiyun.com/as480133937/article/details/104927922
[2] http://www.cnblogs.com/fire909090/p/8881039.html