20、DMA----释放CPU压力，加快传输

1、DMA介绍

DMA，全称为：Direct Memory Access，即直接存储器访问。DMA传输方式无需CPU直接控制传输，也没有中断处理方式那样保留现场和恢复现场的过程，通过硬件为RAM与I/O设备开辟一条直接传送数据的通路，能使CPU的效率大为提高。

STM32F103内部有2个DMA控制器(DMA2仅存大容量产品中)，DMA1有7个通道，DMA2有5个通道。每个通道专门用来管理来自于一个或多个外设对存储器访问的请求，一个仲裁器来协调各个DMA请求的优先权。

DMA有以下特性
每个通道都直接连接专用的硬件DMA请求，每个通道都支持软件触发。通过软件来配置。
优先权可以通过软件编程设置，有四个等级：很高、高、中、低，优先权相同时由硬件决定。
独立源和目标数据区的传输宽度，可以根据字节、半字、全字，模拟打包和拆包过程。源和目标地址必须按照数据传输宽度对齐。
支持循环的缓冲器管理。
每个通道有3个事件标志：DMA半传输、DMA传输完成、DMA传输出错，3个事件标志逻辑或成为一个独立中断请求。
存储器和存储器间的传输。
外设和存储器，存储器和外设的传输。
闪存、SRAM、外设SRAM、APB1、APB2、AHB外设都可以作为访问的源和目标。
最大传输数目：65536

1.1、DMA框图

STM32F103ZET6有两个DMA控制器，DMA1和DMA2。

①DMA请求：外设想要通过DMA来传输数据，必须先给DMA控制器发送DMA请求，DMA收到请求信号后，控制器会给外设一个应答信号，当外设应答后且DMA控制器收到应答信号后，就会启动DMA传输，直到传输完毕。
②通道：DMA具有12个独立可编程的通道，其中DMA1有7个通道，DMA2有5个通道，每个通道对应不同的外设的DMA请求。虽然每个通道可以接收多个外设的请求，但是同一时间只能接收一个，不能同时接收多个。
③仲裁器：当发生多个DMA通道请求时，就会由仲裁器管理，仲裁器管理DMA通道请求分为两个阶段。第一阶段属于软件阶段，可以在DMA_CCRx寄存器中设置，有4个等级：非常高，高，中和低四个优先级。第二阶段属于硬件阶段，两个或以上的DMA通道请求设置的优先级一样，则他们优先级取决于通道编号，编号越低优先权越高，比如通道0高于通道1。DMA1控制器拥有高于DMA2控制器的优先级。

1.2、DMA请求映射表

2、DMA函数

DMA_HandleTypeDef结构体类型指针变量：

typedef struct __DMA_HandleTypeDef
{void                                *Instance;      /* 寄存器基地址 */DMA_InitTypeDef                     Init;           /* DAM 通信参数 */HAL_LockTypeDef                     Lock;           /* DMA 锁对象 */ __IO HAL_DMA_StateTypeDef           State;          /* DMA 传输状态 */ void                                *Parent;        /* 父对象状态，HAL库处理的中间变量 */ void(*XferCpltCallback)( struct __DMA_HandleTypeDef *hdma);    /*DMA传输完成回调*/ void(* XferHalfCpltCallback)( struct __DMA_HandleTypeDef * hdma);/* DMA一半传输完成回调 */void(* XferM1CpltCallback)( struct __DMA_HandleTypeDef * hdma); /* DMA传输完整的Memory1回调 */void(* XferM1HalfCpltCallback)( struct __DMA_HandleTypeDef * hdma);/* DMA传输半完全内存回调 */void(* XferErrorCallback)( struct __DMA_HandleTypeDef * hdma);/*DMA传输错误回调*/void(* XferAbortCallback)( struct __DMA_HandleTypeDef * hdma);/* DMA传输中止回调 */__IO uint32_t                       ErrorCode;              /* DMA存取错误代码 */DMA_TypeDef                         *DmaBaseAddress;        /* DMA通道基地址 */uint32_t                            ChannelIndex;           /* DMA通道索引 */ 
}DMA_HandleTypeDef;

Instance：是用来设置寄存器基地址，如果设置的对象是串口1的发送，串口1的DMA传输需要用到的是DMA1的通道4，即DMA1_Channel4。
Parent：是HAL库处理中间变量，用来指向DMA通道外设句柄。
XferCpltCallback：传输完成回调函数入口地址
XferHalfCpltCallback：半传输完成回调函数入口地址
XferM1CpltCallback：Memory1传输完成回调函数入口地址
XferErrorCallback：传输错误回调函数入口地址
Init：它是DMA_InitTypeDef结构体类型变量

typedef struct 
{    uint32_t Direction;               /* 传输方向，例如存储器到外设DMA_MEMORY_TO_PERIPH */  uint32_t PeriphInc;               /* 外设（非）增量模式，非增量模式DMA_PINC_DISABLE */   uint32_t MemInc;                  /* 存储器（非）增量模式，增量模式DMA_MINC_ENABLE */   uint32_t PeriphDataAlignment;     /* 外设数据大小：8/16/32位 */ uint32_t MemDataAlignment;        /* 存储器数据大小：8/16/32位 */ uint32_t Mode;                    /* 模式：循环模式/普通模式 */     uint32_t Priority;                /* DMA优先级：低/中/高/非常高 */  
}DMA_InitTypeDef;

HAL_StatusTypeDef HAL_DMA_Init(DMA_HandleTypeDef *hdma);DMA的初始化函数
__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE(); /* DMA1时钟使能 */ __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE(); /* DMA2时钟使能 */
__HAL_LINKDMA(&g_uart1_handler, hdmatx, g_dma_handle);连接DMA和外设句柄。
外设的DMA发送、启动传输函数。
__HAL_DMA_GET_FLAG(&g_dma_handle, DMA_FLAG_TC4);查询DMA传输通道的状态
__HAL_DMA_GET_COUNTER(&g_dma_handle);获取当前传输剩余数据量
__HAL_DMA_SET_COUNTER (&g_dma_handle, 1000);设置对应的DMA数据流传输的数据量大小
DMA中断函数
- DMA中断对于每个通道都有一个中断服务函数
- HAL库提供了通用DMA中断处理函数HAL_DMA_IRQHandler，在该函数内部，会对DMA传输状态进行分析，然后调用相应的中断处理回调函数：
  - 发送完成回调函数
  - 发送一般回调函数
  - 接收完成回调函数
  - 接收一半回调函数
  - 传输错误回调函数

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