当前位置：首页 > news >正文

基于STM32 + DMA介绍，应用和步骤详解（ADC多通道）

news 文章来源：https://blog.csdn.net/qq_49015270/article/details/134890871 2024/9/12 20:16:17

前言

本篇博客主要学习了解DMA的工作原理和部分寄存器解析，针对ADC多通道来对代码部分，应用部分作详细讲解，掌握代码编程原理。本篇博客大部分是自己收集和整理，如有侵权请联系我删除。

本次博客开发板使用的是正点原子精英版，芯片是STM32F103ZET6,需要资料可以@我拿取。

交流群：717237739

本博客内容原创，创作不易，转载请注明
————————————————

一 . DMA的基本介绍

DMA（Direct Memory Access）直接存储器存取
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
DMA传输将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间。当CPU初始化这个传输动作，传输动作本身是由DMA控制器来实现和完成的。
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过程，通过硬件为RAM和IO设备开辟一条直接传输数据的通道，使得CPU的效率大大提高。

作用：为CPU减负。

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，

二 . DMA的特性

12个独立的可配置的通道(请求)：DMA1有7个通道，DMA2有5个通道
每个通道都直接连接专用的硬件DMA请求，每个通道都同样支持软件触发。这些功能通过软件来配置。
在同一个DMA模块上，多个请求间的优先权可以通过软件编程设置(共有四级：很高、高、中等和低)，优先权设置相等时由硬件决定(请求0优先于请求1，依此类推) 。

在相等的优先级下，DMA1通道2的优先级是大于 DMA1通道4，通道越低优先级越高。

独立数据源和目标数据区的传输宽度(字节、半字、全字) ，模拟打包和拆包的过程。源和目标地址必须按数据传输宽度对齐。
支持循环的缓冲器管理
每个通道都有3个事件标志(DMA半传输、DMA传输完成和DMA传输出错)，这3个事件标志
逻辑或成为一个单独的中断请求。
存储器和存储器间的传输
外设和存储器、存储器和外设之间的传输
闪存、SRAM、外设的SRAM、APB1、APB2和AHB外设均可作为访问的源和目标。
可编程的数据传输数目：最大为65535

三. 存储器映像

四 . DMA功能框图

1.功能描述

DMA控制器和Cortex™-M3核心共享系统数据总线，执行直接存储器数据传输。

当CPU 和 DMA 同时访问相同的目标(RAM 或外设 ) 时， DMA 请求会暂停 CPU 访问系统总线达若干个周期，总线仲裁器执行循环调度，以保证CPU 至少可以得到一半的系统总线 ( 存储器或外设 ) 带宽。

1．DMA2仅存在于大容量产品和互联型产品。

2．SPI/I2S3、UART4、TIM5、TIM6、TIM7和DAC的DMA请求仅存在于大容量产品和互联型产品。

3．ADC3、SDIO和TIM8的DMA请求仅存在于大容量产品。

2.DMA仲裁器

3.DMA通道

1.DMA1 控制器

从外设 (TIMx[x=1 、 2 、 3 、 4] 、 ADC1 、 SPI1 、 SPI/I2S2 、 I2Cx[x=1 、 2] 和 USARTx[x=1 、 2 、 3])

产生的 7 个请求，通过逻辑或输入到 DMA1 控制器，这意味着同时只能有一个请求有效。

外设的 DMA 请求，可以通过设置相应外设寄存器中的控制位，被独立地开启或关闭。

2.DMA 1 各通道一览：

3.DMA 2 控制器

从外设 (TIMx[5 、 6 、 7 、 8] 、 ADC3 、 SPI/I2S3 、 UART4 、 DAC 通道 1 、 2 和 SDIO) 产生的 5 个请

求，经逻辑或输入到 DMA2 控制器，这意味着同时只能有一个请求有效。

4.DMA 2 各通道一览：

5.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

6 .DMA传输参数

我们知道，数据传输，首先需要的是

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 DMA所需要的核心参数

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。

6. stm32中DMA的circle和normal模式的区别

在STM32系列微控制器上，DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种用于高效数据传输的重要功能。DMA的Circle（循环）模式和Normal（普通）模式是两种常见的DMA传输模式，它们在数据传输方面有一些区别。

Circle（循环）模式：

在Circle模式下，DMA传输可以循环执行，即在完成一次传输后会自动重新开始下一次传输，形成一个循环。这种模式适用于需要连续、循环传输数据的场景。
在循环模式下，DMA传输会持续不断地从源地址读取数据，并将数据写入目标地址，直到达到设定的传输长度或触发停止条件。
循环模式下的DMA传输通常用于周期性的数据传输，如音频、视频流等连续数据流的传输。

Normal（普通）模式：

在Normal模式下，DMA传输只会执行一次，传输完毕后就会停止。这种模式适用于单次数据传输的场景。
在普通模式下，DMA传输会从源地址读取数据，并将数据写入目标地址，直到达到设定的传输长度或触发停止条件，然后传输停止。
普通模式下的DMA传输适用于需要一次性传输数据的情况，如初始化数据、配置信息等。

需要注意的是，循环模式和普通模式都可以设置传输长度、源地址和目标地址等参数，区别主要在于传输的执行方式和传输结束后是否重新开始。

在使用DMA时，需要根据具体的应用需求选择适合的模式。

如果需要连续、循环传输数据，可以选择循环模式；

如果只需进行单次传输，可以选择普通模式。

同时，还需要注意设置适当的传输长度和停止条件，以确保传输的准确性和可靠性。

五 . DMA 的配置和应用

1.DMA运作过程图解：

下面看有与没有DMA的情况下，ADC采集的数据是怎样存放到SRAM中的？

没有DMA

1.如果没有DMA,CPU传输数据还要以内核作为中转站，比如要将ADC采集的数据转移到到SRAM中，这个过程是这样的：

内核通过DCode经过总线矩阵协调，从获取AHB存储的外设ADC采集的数据，

然后内核再通过DCode经过总线矩阵协调把数据存放到内存SRAM中。

参考博客链接：https://blog.csdn.net/as480133937/article/details/104927922

2.DMA数据流（仅存在于STM32F4 /M4 内核上）了解即可

在设置了DMA的通道之后，还要选择通道对应外设的数据流

3.指针增量

存储器到存储器：源和目标的指针都需要设置为增量模式

存储器到外设：存储器地址设置为增量模式，外设地址设置为非增量模式。

4.通道配置过程：

0 .开启DMA时钟

1. 在DMA_CPARx寄存器中设置外设寄存器的地址。发生外设数据传输请求时，这个地址将
是数据传输的源或目标。
2. 在DMA_CMARx寄存器中设置数据存储器的地址。发生外设数据传输请求时，传输的数
据将从这个地址读出或写入这个地址。
3. 在DMA_CNDTRx寄存器中设置要传输的数据量。在每个数据传输后，这个数值递减。
4. 在DMA_CCRx寄存器的PL[1:0]位中设置通道的优先级。
5. 在DMA_CCRx寄存器中设置数据传输的方向、循环模式、外设和存储器的增量模式、外
设和存储器的数据宽度。 ---CCRX寄存器
6. 设置DMA_CCRx寄存器的ENABLE位，启动该通道。

5 .DMA中断

每个DMA通道都可以在DMA传输过半、传输完成和传输错误时产生中断。为应用的灵活性考虑，通过设置寄存器的不同位来打开这些中断。

六. DMA配置过程

这个部分我们结合ADC来进行讲解使用：

DMA配置参数包括：通道地址、优先级、数据传输方向、存储器/外设数据宽度、存储器/外设地址是否增量、循环模式、数据传输量。

ADC+DMA多通道框图：

ADC详解在另一个博客：ADC 讲解

配置初始化代码：

#include "stm32f10x.h"                  // Device headeruint16_t AD_Value[4];void AD_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);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);//开启对应通道ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5);ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, 3, ADC_SampleTime_55Cycles5);ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 4, ADC_SampleTime_55Cycles5);ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;			ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;								//ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在独立模式ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;							//数据右对齐ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;//转换由软件而不是外部触发启动ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;									//模数转换工作在循环转换模式ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;												//模数转换工作在多通道模式ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4;															//顺序进行规则转换的ADC通道的数目ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);										//根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器   DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;							// ADC- DMA外设基地址DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;	//半字传输，数据宽度为16位DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;						//外设地址不自增DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)AD_Value;									//存储器数据存储地址  数组DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;					//半字传输，数据宽度为16位DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;											//存储器内存地址寄存器递增DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;													//数据传输方向，从外设读取发送到存储器DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4;																				//扫描通道：4个DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;															//循环模式DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;																//DMA通道x没有设置为内存到内存传输DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;												//DMA通道 x拥有中优先级 DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);									//使能DMAADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);												//使能ADC_DMA传输ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);													//使能ADCADC_ResetCalibration(ADC1);													//使能复位校准  while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);	//等待复位校准结束ADC_StartCalibration(ADC1);													//开启AD校准while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);			//等待校准结束ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);							//使能指定的ADC1的软件转换启动功能
}

库函数讲解，摘自群友的笔记：

总结：

DMA的使用并不复杂，搞清楚数据的方向，还是是否自增就行了，多使用多实践，大家如果对我的博客有疑问或者错误，可以@我修改，大家相互交流。