08 STM32 DMA

DMA 协助CPU，完成数据转运工作。
两个程序： DMA数据转运，DMA+AD多通道

DMA数据转运，将使用DMA，进行存储器到存储器的数据转运，也就是把一个数组里面的数据，复制到另一个数组里。

定义一个数组DateA ,里面存放1、2、3、4；然后再定义一个数组DateB，里面存的4个0，作为数据转运的目的地，我们会写一个模块，叫MyDMA，把源数组和目的数组地址传进去，再传入转运数据长度4，就这执行主循环的流程。
第一步：自增，变化一下源数组DataA 的测试数据，
第二步：显示一下DataA和DataB,然后延时一秒，方便观看
第三步：调用一下MyDMA_Transfer函数，使用DMA进行数据转运。和使用for循环使用CPU一个个手动地转运数据，效果是一样的
接着最后，再显示一下DataA和DataB，看一下数据是不是从DataA转运到了DataB

DMA+AD多通道程序：
用ADC的扫描模式来实现多通道采集，然后使用DMA来进行数据转运，最终，AD转换数据就会直接自动地跑到我们定义的数组里面，然后用OLED显示一下就可以了。和上一节AD多通道的现象是一样的，就只是在STM32端，使用了扫描模式，并且加了DMA转运数据。

DMA这个外设，是可以直接访问STM32内部的存储器的，包括运行内存SRAM、程序存储器Flash和寄存器等等，DMA都有权利直接访问它们。所以DMA才能完成数据转运工作。
这里外设指的是外设的寄存器，一般是外设的数据寄存器DR Data Register ，比如ADC的数据寄存器，串口的数据寄存器等等，这里存储器指的就是运行内存SRAM和程序存储器Flash，是我们存储变量数组和程序代码的地方，在外设和存储器，或者存储器和存储器之间，进行数据转运，就可以使用DMA来完成，并且在转运的过程中，无须CPU的参与，节省了CPU的资源，CPU省下时间，就可以干一些其他的，更加专业的事情，搬运数据这种杂活，交给DMA就行了。
从一个地方移动到另一个地方，就需要占用一个通道，如果有多个通道进行转运，那它们之间可以各转各的，互不干扰，这就是DMA通道。
如果DMA进行的是存储器到存储器的数据转运，比如我们想把Flash里的一批数据，转运到SRAM里去，使用软件触发之后，DMA就会一股脑地把这批数据，以最快的速度，全部转运完成，这也是我们想要的结果。那如果DMA进行的是外设到存储器的数据转运，因为外设的数据是有一定时机的，所有这时我们需要用硬件触发，那就得ADC每个通道AD转换完成后，硬件触发一次DMA，之后DMA再转运。触发一次转运一次，这样的数据才是正确的，才是我们想要的效果。特定的硬件触发，意思是每隔DMA的通道，它的硬件触发源是不一样的，你要使用某个外设的硬件触发源，就得使用它连接的那个通道，而不能任意选择通道，

运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备
其中运算器和控制器一般会合在一起叫做CPU，计算机核心关键部分就是CPU和存储器
存储器两个重要的知识点：内容和地址。
这个表是STM32中所有类型的存储器，和它们被安排的地址，STM32的数据手册里，也有存储器映像的图，一个意思。
外设到存储器实质上也是存储器到存储器之间的数据转运。

ROM第一块：程序存储器Flash 主闪存 也就是我们下载程序的位置 运行程序，一般也是从主闪存里面开始运行的。这一块存储器，STM32给它分配的地址是0x0800 0000 起始地址，也就是第一个字节的地址是0800这个，起始地址，也就是第一个字节的地址是0800这个，然后剩余字节的地址依次增长，每个字节都分配一个独一无二的地址，就像给每个住户编门牌号一样，程序才能精准地访问这个存储器，最终终止地址是多少呢，取决于它的容量。
如果在软件里看到，某个数据的地址是0800开头的，可以确定它属于主闪存的数据。

系统存储器和选项字节，两块存储器掉电不丢失，也是ROM的一种，实际上它们的存储介质也是Flash，只不过我们一般讲的Flash指的是主闪存Flash，而不指这两块区域，可以看出这两块区域位置是在ROM区的最后面。
系统存储器的用途：BootLoader程序是芯片出厂自动写入的，一般也不允许我们修改，
选项字节位置是在ROM区的最后面，下载程序可以不刷新选项字节的内容，存的主要是Flash的读保护，写保护，还有看门狗等等的配置。

运行内存SRAM 存放 我们在程序中定义 变量、数组、结构体的地方，类比电脑的话，运行内存就是内存条
外设寄存器 也就是我们初始化各个外设，最终所读写的东西。它的存储介质其实也是SRAM，只不过习惯把运行内存叫SRAM，外设寄存器直接叫寄存器
内核外设就是NVIC和SysTick，因为内核外设和其他外设不是一个厂家设计的，所以它们的地址也是被分开了。

在STM32中，所有的存储器都被安排到了0-8个F这个地址范围内，因为CPU是32位的，所以寻址范围就是32位的范围，最大可以支持4GB容量的存储器，而STM32中的存储器都是KB级别的，所以这个4GB的寻址空间，会有大量的地址是空的，算一下地址使用率还不到1%。
它这里写的是别名到Flash或者系统存储器，取决于Boot引脚，所以这里需要我们想要执行的程序，映射到0地址来。如果映射在Flash区，就是从Flash执行，如果映射再系统存储器区，就是从系统存储器运行BootLoader，如果映射到SRAM，就是从SRAM启动，怎么选择，由BOOT0和BOOT1两个引脚来决定。

具体的每个外设，又有它们自己的起始地址，比如TIM2的地址是4000 0000 又可以具体细分到每个寄存器的地址、寄存器里每个字节的地址。

左上角是M3的内核，里面包含了CPU和内核外设等等，剩下的所有东西，都可以把它看成是存储器，所以总共就CPU和存储器两个东西。
Flash是主闪存区，SRAM是运行内存，各个外设，都可以看成是寄存器，也是一种SRAM寄存器，一方面，CPU可以对寄存器进行读写，就像读写运行内存一样，另一方面，寄存器的每一位背后，都连接了一根导线，用于控制外设电路的状态，比如置引脚的高低电平，导通和断开开关，切换数据选择器。所以，寄存器是连接软件和硬件的桥梁。软件读写寄存器，就相当于控制硬件的执行。

既然外设是寄存器，寄存器就是存储器，那使用DMA进行数据转运，就都可以归结为一类问题了，就是从某个地址取内容，再放到另一个地址去。
为了高效有条理地访问存储器，设计了一个总线矩阵，总线矩阵的左端是主动段元，也就是拥有存储器的访问权，右边这些是被动单元，它们的存储器只能被左边的主动单元读写，主动单元这里，内核有DCode和系统总线，可以访问右边的存储器，其中DCode总线是专门访问Flash的，系统总线是访问其他东西的。另外，由于DMA要转运数据，所以DMA也要有访问的主动权，那主动单元除了内核CPU剩下的就是DMA总线了。这里DMA1有一条DMA总线，DMA2也有一条DMA总线，还有以太网外设自己私有的DMA，这个可以先不用管，在DMA1和DMA2里面，可以看到DAM1有7个通道，DMA2有5个通道，各个通道可以分别设置它们转运数据的源地址和目的地址，这样它们就可以各自独立地工作了。
下面的仲裁器是因为，虽然多个通道可以独立转运数据，但是DMA总线只有一条，所以所有的通道都只能分时复用这一条DMA总线，如果产生了冲突，那就会由仲裁器，根据通道的优先级，来决定谁先用，谁后用。另外总线矩阵里也有个仲裁器，如果DMA和CPU都要访问同一个目标，那么DMA就会暂停VPU的访问，以防止冲突，不过总线仲裁器，仍然会保证CPU得到一半的总线带宽，使CPU正常的工作，这就是仲裁器的作用。
DAM作为一个外设，也会有相应的配置寄存器，这里连接在总线右边的AHB总线上，所以DMA即便是总线矩阵的主动单元，可以读写各种存储器，也是AHB总线上的被动单元，CPU通过这一条线路，就可以对DMA进行配置了。
DMA请求就是DAM的硬件触发源，比如ADC转换完成，串口接收到数据，需要触发DMA转运数据的时候，会通过这条线路，向DMA发出硬件触发信号，之后DMA就可以执行数据转运的工作了，这就是DMA请求的作用。
Flash如果通过总线直接访问，无论是CPU还是DMA，都是只读的，不能写入，我们可以配置Flash接口控制器，对Flash进行写入，这个流程就比较复杂了，要先对Flash按页进行擦除，再写入数据，这是另一个课题。暂不讨论。
SRAM可以任意读写
外设寄存器得看手册说明是只读的还是只写的，还是读写的

在这个图里面，外设寄存器和Flash、SRAM是数据转运的两大站点，STM32手册里，所说的存储器，一般是特指Flash和SRAM，不包含外设寄存器，外设寄存器就会直接称为外设。转运方向有一个方向的参数，可以进行控制，另外还可以从存储器到存储器。由于Flash是只读的，所以DMA不可以进行SRAM到Flash，或者Flash到Flash的转运操作。
既然要进行数据转运，那肯定要指定从哪里转到哪里，具体怎么转了，所以外设和存储器两个站都有3个参数，第一个是起始地址，有外设端的起始地址，和存储器端的起始地址，这两个参数决定了数据是从哪里来，到哪里去的。
第二个是数据宽度，指定一次要转运要按多大的数据宽度来进行，它可以选择字节Byte，半字HalfWord和字Word，字节8位，半字16位，字是32位。
第三个参数，地址是否自增，参数的作用，指定一次转运完成之后，下一次转运是不是要把地址移动到下一个位置去，这相当于指针，p++，这个意思。比如ADC的扫描模式，用DMA进行数据转运，外设地址是ADC_DR寄存器，寄存器这边显然地址不用自增的，如果自增，那下一次转运就跑到别的寄存器那里去了。存储器这边地址就需要自增，每转运一个数据后，就往后挪个坑，要不然下次转运会覆盖掉。

传输计数器就是用来指定，总共需要转运几次。这是一个自减计数器，比如给它写5，那DMA就只能进行5次数据转运，每转运一次，计数器的数就会减1，当传输计数器减到0之后，DMA就不会再进行数据转运了，之前自增的地址，也会恢复到起始地址的位置，以方便DMA开始新一轮的转运。

自动重装器的作用是传输计数器减到0之后，是否要自动恢复到最初的值，比如传输计数器给5，如果不使用自动重装器，那转运5次之后，DMA就结束了，如果使用自动重装器，那就转运5次，计数器减到0后，就会立即重装到初始值5。决定转运的模式，如果不重装，就是正常的单次模式，如果重装就是循环模式。比如想转运一个数组，一般就是单次模式，转运一轮就结束了。如果是ADC扫描模式+连续转换，那为了配合ADC，DMA也要使用循环模式，所以这个循环模式和ADC的连续模式差不多，都是指定一轮工作结束后，是不是立即开始下一轮工作。

DMA触发控制，触发就是决定DMA需要在什么时候进行转运的，具体触发源选择由M2M这个参数决定Memory to Memory，to和2的英文同音，存储器到存储器的意思。
软件触发并不是调用某个函数触发一次，而是以最快的速度，连续不断地触发DMA，争取早日把传输计数器清零，完成这一轮的转换。所以这里的软件触发和之前外部中断和ADC的软件触发可能不太一样，可以把它理解为连续触发，那这个软件触发和循环模式，不能同时用，因为软件触发是想把传输计数器清零，循环模式是清零后自动重装，如果同时用的话，DMA就停不下来了。软件触发一般适用于存储器到存储器的转运。
硬件触发源可以选择ADC、串口、定时器等等，使用硬件触发的转运，一般都是与外设有关的转运，这些转运需要一定的时机，比如ADC转换完成、串口接收数据、定时时间到等等。
开关控制DMA_Cmd函数，当给DMA使能后，DMA准备就绪，就可以进行转运了。DMA转运的几个条件：
1.开关控制，DMA_Cmd必须使能
2.传输计数器必须大于0
3.触发源必须有触发信号
触发一次，转运一次，传输计数器自减一次，当传输计数器等于0，且没有自动重装时，这是无论是否触发，DAM都不会再进行转运了，此时就需要DMA_Cmd，给DISABLE，关闭DMA，再为传输计数器写一个大于0的数，再DMA_Cmd，给ENABLE，开启DMA，DMA才能继续工作。（不能在DMA开启时，写传输计数器，这是手册里的规定）

DMA请求：


这张图表示的是DMA的触发部分，DMA1的请求映像，7个通道。
每个通道都有一个数据选择器，可以选择硬件触发或软件触发，这个图不太好理解，因为一般数据选择器的侧边是输入选择控制位，图示的意思难道是EN给1，是硬件触发，EN给0是软件触发吗？显然不对，而且左边写的是软件触发，MEM2MEM位，难道M2M是软件触发吗，也不太好理解。所以看上面的PPT图才好理解。正确理解：EN位是开关控制，是决定这个数据选择器要不要工作，M2M选择1时软件触发。
可以看到每个通道的硬件触发源都是不同的，如果需要ADC1来触发的话，那就必须选择通道1，如果需要定时器2的更新事件来触发的话，那就必须选择通道2，剩下的同理，每个通道的硬件触发源都不同。
所以如果想使用某个硬件触发源的话，就必须使用它所在的通道，这就是硬件触发的注意事项。而如果使用软件触发的话，那通道就可以任意选择了，因为每个通道的软件触发都是一样的
优先级的判断类似中断的优先级。此处默认优先级是通道号越小，优先级越高

如果数据宽度一样，那就是正常的一个个转运，如果宽度不一样，那是怎么处理呢？
由表可知：如果目标的数据宽度比源端数据宽度大，那就在目标数据前面多出来的空位补0，否则就是把多出来的高位舍弃掉

这里的转运是一种复制转运，转运完成后DataA的数据并不会消失，

左边是ADC扫描模式的执行流程，有7个通道，触发一次之后，7个通道依次进行AD转换，然后转换结果都放到ADC_DR数据寄存器里面，我们要做的就是在每个单独的通道转换完成后，进行一个DMA数据转运，并且目的地址进行自增，这样数据就不会被覆盖了。

ADC扫描模式，在每个单独的通道转换完成后，没有任何标志位，也不会触发中断，所以程序不太好判断，某一个通道转换完成的时机是什么时候，但是根据UP的研究实战，虽然单个通道转换完成后，不产生任何的标志位和中断，但是应该会产生DMA请求，去触发DMA转运。这部分内容手册里没有详细描述。单个通道的DMA请求肯定是有的，不然实验就做不成了。

一般来说，DMA最常见的用途就是配合ADC的扫描模式，因为ADC扫描模式会有个数据覆盖的特征，或者可以说这个数据覆盖的问题是ADC固有的缺陷，这个缺陷使ADC和DMA成为了最常见的伙伴，ADC对DMA的需求是非常强烈的。像其他一些外设，使用DMA可以提高效率，是锦上添花的操作，但是不使用也可以，顶多是损失一些性能，但是这个ADC的扫描模式，如果不使用DMA，功能都会受到很大的限制。

代码编写：
查找表，字库数据可以把它们定义为常量，这样节省SRAM的空间，定义在Flash里面。地址由编译器确定，不同的程序，地址可能不一样，是不固定的，

外设寄存器的地址：地址是固定的，在程序里可以用结构体，很方便地访问寄存器。
如果想算某个寄存器的地址，就可以查手册计算一下，首先查这个寄存器所在外设的起始地址，然后再在外设的寄存器总表里，查一下偏移，起始地址+偏移，就是这个寄存器的实际地址，

如何知道ADC1->DR寄存器地址。在ADC1右键跳转到定义，
#define ADC1 （（ADC_TypeDef*）ADC1_BASE）
左边是一个强制类型转换，把ADC1_BASE转换为了ADC_TypeDef类型的指针，右边ADC1_BASE是ADC1的基地址，就是起始地址
ADC1的基地址就是APB2外设基地址+0x2400，APB2外设基地址就是外设基地址+0x10000，外设基地址就是0x4000 0000。基地址+偏移地址就是寄存器的实际地址，使用了非常巧妙的方法来实现这个偏移，那就是使用结构体，依次定义了各种寄存器，结构体成员的顺序和寄存器实际存放顺序是一一对应的。这就是STM32中，使用结构体来访问寄存器的流程
ADC1->DR 中ADC1是结构体指针，指向的是ADC1外设的起始地址，访问结构体成员，相当于加了一个地址偏移，起始地址+偏移，就是指定的寄存器，这里因为ADC1是一个结构体指针，所以要用->，也就是箭头这个符号来取成员。

步骤：
1.RCC开启DMA时钟，
2.直接调用DMA_Init，初始化各个参数，包括外设和存储器站点的起始地址、数据宽度、地址是否自增、方向、传输计数器、是否需要自动重装、选择触发源，还有通道优先级，开关控制，给指定的通道使能

恢复缺省配置
初始化
结构体初始化
使能
中断输出使能
DMA_SetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx, uint16_t DataNumber); DMA设置当前数据寄存器 这个函数是给传输数据寄存器写数据的，
DMA_GetCurrDataCounter DMA获取当前数据寄存器，这个函数返回传输计数器的值，
获取标志位状态
清除标志位
获取中断状态
清除中断挂起位

除了中间两个函数，其他的都是经典函数

键盘上的Alt键，然后按鼠标左键进行框选，就可以以方框的形式框选，如果不按Alt，就是一行一行连续运行的框选。

可以看到此时硬件外设，已经实现了相互配合，和高度的自动化，各种操作都是硬件自己完成的，极大地减轻了软件负担，软件什么都不需要做，也不需要任何中断，可以再加一个外设，用ADC单次扫描，再用定时器去定时触发，这样就是定时器触发ADC，ADC触发DMA，整个过程完全自动，不需要程序手动进行操作。这就是STM32中，硬件自动化的一大特色。各种外设相互连接，互相交织，不再是传统的一个CPU单独控制多个独立的外设，而是外设之间相互合作形成一个网状结构，这样在完成某些简单且繁琐的工作的时候，就不需要CPU来统一调度了，可以直接通过外设之间的相互配合，自动完成这些繁琐的工作，大大提高外设的性能