STM32再學(xué)習(xí)——DMA控制器

　　DMA這簡(jiǎn)單的三字母表示Direct Memory Access，直譯過(guò)來(lái)就是“直接存儲(chǔ)器存取”，其設(shè)計(jì)目的是提供在外設(shè)和存儲(chǔ)器之間或者存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，而無(wú)須MCU的干預(yù)，從而節(jié)省了MCU寶貴的運(yùn)行時(shí)間，為其它操作提供了充足的時(shí)間。

　　STM32F103系統(tǒng)MCU的DMA控制器有7個(gè)通道，每個(gè)通道專門用來(lái)管理來(lái)自一個(gè)或多個(gè)硬件外設(shè)對(duì)存儲(chǔ)器的訪問請(qǐng)求。該訪問請(qǐng)求可以通過(guò)硬件觸發(fā)，也可以通過(guò)軟件配置來(lái)完成軟件觸發(fā)。7個(gè)通道請(qǐng)求通過(guò)一個(gè)仲裁器來(lái)協(xié)調(diào)，它們的優(yōu)先級(jí)可以通過(guò)軟件編程來(lái)設(shè)置，但相等的優(yōu)先級(jí)通過(guò)固有的硬件決定(請(qǐng)求0優(yōu)先于請(qǐng)求1)。

　　DMA控制器是可以完成外設(shè)至內(nèi)存、內(nèi)存至外設(shè)與內(nèi)存至內(nèi)存的三方數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)移。數(shù)據(jù)在傳輸?shù)臅r(shí)候可以選擇字節(jié)、半字與全字的傳輸寬度，并模擬打包與拆包過(guò)程，支持循環(huán)的緩沖器管理。最大的傳輸數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為65536，當(dāng)然，如果選擇全字傳輸則DMA傳輸一次傳輸可多達(dá)128K個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，這個(gè)對(duì)于嵌入式的MCU來(lái)說(shuō)，可以說(shuō)是一個(gè)天文數(shù)字了。

　　DMA控制器對(duì)于數(shù)據(jù)的處理傳輸是采用的共享系統(tǒng)數(shù)據(jù)線執(zhí)行的，因此，在1個(gè)DMA請(qǐng)求發(fā)生時(shí)要占用至少2個(gè)周期的總線時(shí)間，考慮到其它原因，2個(gè)連續(xù)的DMA請(qǐng)求間釋放系統(tǒng)時(shí)鐘至少1個(gè)周期，如果對(duì)于72Mhz的MCU來(lái)說(shuō)一個(gè)周期約為14ns，2個(gè)周期也就是28個(gè)ns的時(shí)間。MCU的計(jì)算時(shí)間已經(jīng)進(jìn)入了納秒階段了……

　　DMA的實(shí)現(xiàn)過(guò)程只有簡(jiǎn)單的三步(當(dāng)然是簡(jiǎn)單說(shuō)了)：

　　從外設(shè)數(shù)據(jù)寄存器或者從DMA_CMARx 寄存器指定地址的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行加載操作。

　　存數(shù)據(jù)到外設(shè)數(shù)據(jù)寄存器或者存數(shù)據(jù)到DMA_CMARx 寄存器指定地址的存儲(chǔ)器單元。

　　執(zhí)行一次DMA_CNDTRx 寄存器的遞減操作。該寄存器包含未完成的操作數(shù)目。

　　DMA控制器通道的請(qǐng)求映像。DMA通道有7個(gè)請(qǐng)求，而這7個(gè)請(qǐng)求與所連接的外設(shè)可不是隨心所欲的選擇，因此，對(duì)于在同一個(gè)通道的DMA請(qǐng)求外設(shè)來(lái)說(shuō)，在同一時(shí)間只能有一個(gè)請(qǐng)求有效，我們先請(qǐng)出來(lái)DMA請(qǐng)求映像來(lái)，如下圖所示：

　　從上面可以清楚的看到，每個(gè)通道都可以用做Memory 2 memory，而這個(gè)功能，筆者認(rèn)為卻是相當(dāng)重要的。

　　通訊與傳感器是目前發(fā)展的兩個(gè)大發(fā)向，而與外設(shè)相連的DMA通道是以最快、最省事的方式將數(shù)據(jù)傳給MCU，而我們知道原始數(shù)據(jù)肯定要進(jìn)行一步數(shù)據(jù)的處理，因此，使用DMA的Memory2memory功能可以輕松完成數(shù)據(jù)“乒乓控制”，從而同時(shí)完成數(shù)據(jù)的采集與處理。通訊時(shí)，待發(fā)送的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至緩沖器，而DMA的內(nèi)存至外設(shè)，又可以把數(shù)據(jù)直接送到外設(shè)，不用MCU的任何運(yùn)算與資源，對(duì)于數(shù)據(jù)通訊節(jié)省了大師寶貴的時(shí)間，也使得工程師們更加把精力關(guān)注于數(shù)據(jù)的處理中。

　　這么多的優(yōu)點(diǎn)，STM32并沒有多加銀子，完全是免費(fèi)贈(zèng)送的，以后的項(xiàng)目應(yīng)用一定使用。免費(fèi)而高效，何樂而不為呢?