【原创】DMA / 开普饭

什么是DMA

DMA，Direct Memory Access，直接内存访问，是一种不经过CPU而直接从内存存取数据的数据交换模式。在DMA模式下，CPU只需要向DMA控制器下达指令，传输数据由DMA来完成，数据传送完再把信息反馈给CPU，这样能够减少CPU的资源占有率。DMA由硬件实现，从共用系统数据总线的角度看，DMA和CPU是竞争对手的关系，当完成一批数据的传输工作之后，快速设备可以向CPU发出中断请求，报告本次传输结束的同时，请示下一步的操作要求。

应用场合

DMA应用于快速设备和主存储器成批交换数据的场合，DMA应用在数据交换，既能够保证数据传输的准确性，即不丢失快速设备提供出来的数据，也能够进一步减少快速设备读写操作对CPU的干扰。

DMA中断和普通中断的区别

两者最大的不同表现为对CPU的干扰程度不同：DMA 传送方式的优先级高于程序中断，两者的区别主要表现在对CPU的干扰程度不同。中断请求不但使CPU停下来，而且要CPU执行中断服务程序为中断请求服务，这个请求包括了对断点和现场的处理以及CPU与外设的传送，所以CPU付出了很多的代价；DMA请求仅仅使CPU暂停一下，不需要对断点和现场的处理，并且是由DMA控制外设与主存之间的数据传送，无需CPU的干预，DMA只是借用了一点CPU的时间而已。还有一个区别就是，CPU对这两个请求的响应时间不同，对中断请求一般都在执行完一条指令的时钟周期末尾响应，而对DMA的请求，由于考虑它的高效性，CPU在每条指令执行的各个阶段之中都可以让给DMA使用，是立即响应。　DMA主要由硬件来实现，此时高速外设和内存之间进行数据交换不通过CPU的控制，而是利用系统总线。DMA方式是I/O系统与主机交换数据的主要方式之一，另外还有程序查询方式和中断方式。

DMA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。

● 在七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)，假如在相等优先权时由硬件决定(请求0优先于请求1 ，依此类推) 。

● 独立的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65536

DMA配置过程

（1）外设寄存器地址；DMA_CPARx（x=1-7），DMA1和DMA2共享用7个，DMA2没有6和7

（2）存储器地址；DMA_CMARx（x=1-7），DMA1和DMA2共享用7个99，DMA2没有6和7

（3）传输量，DMA_CNDTRx，只用bit0-15，0-65535，只在DMA_CCRx的EN为0时，可写，减为0时，不会发生任何数据传输，除非使用循环模式；传输数据宽度，传输方向，DMA_CCRx

（4）循环/正常模式，地址增量模式（包括外设和存储器的地址）,DMA_CCRx

（5）通道优先级，DMA_CCRx

（6）中断请求标志，DMA_ISR和DMA_IFCR

DMA的工作过程及循环模式、存储器到存储器模式

配置DMA完后，并且使能了DMA，当发生外设数据传输请求时，如果传输量不为0，在DMA的控制下，数据以指定的方向，以传输数据宽度，从源地址传输到目标地址，一次传输完成，传输量减1，此时如果开启了地址增量模式，那么下一个源地址、目标地址将会是前一个地址加上增量值，增量值取决于所选的数据宽度（8位+1，16位+2，32位+4），当源地址设定的数据宽度小于目标地址的数据宽度，那么源数据全部写入目标地址后，目标地址剩下的位置将写0，当大于时，目标地址将全被写满，源数据未写部分将被舍弃。如果开启了循环模式，数据传输量变为0时，将会自动恢复成配置通道时设置的初值，DMA操作继续执行。

如果开启了中断（传输错误中断、传输完成中断、半传输中断），将会产生相应的中断事件。三种不同中断共用一个中断函数，但可以通过中断标志区分。

当设置了DMA_CCRx的MEM2MEM位，在软件设置了DMA_CCRx的EN位启动DMA传输，DMA传输立即开始，当传输量减为0，传输结束。注意存储器到存储器模式不能和循环模式共同使用。

DMA的DMA_ISR和DMA_IFCR的区别

DMA_ISR，存储中断标志位，由硬件置位，使用了前28位，共7个通道，每个通道使用4位，分别是GIFx（全局中断）、TCIFx（传输完成）、HTIFx（半传输）、TEIFx；特别地，GIFx 置1时，表示有中断发生。

DMA_IFCR，中断标志清除寄存器，由软件置位，使用了前28位，共7个通道，每个通道使用4位，分别是CGIFx（全局中断）、CTCIFx（传输完成）、CHTIFx（半传输）、CTEIFx；写入0不起作用，写入1清除DMA_ISR相应的标志位。

错误管理

读写一个保留的地址区域，将会产生DMA传输错误。当在DMA读写操作时发生DMA传输错误时，硬件会自动地清除发生错误的通道所对应的通道配置寄存器(DMA_CCRx)的EN位，该通道操作被停止。此时，在DMA_IFT寄存器中对应该通道的传输错误中断标志位(TEIF)将被置位，如果在DMA_CCRx寄存器中设置了传输错误中断允许位，则将产生中断。

操作一个不支持字节或半字写的AHB设备

当DMA模块开始一个AHB的字节或半字写操作时，数据将在HWDATA[31:0]总线中未使用的部分重复。因此，如果DMA以字节或半字写入不支持字节或半字写操作的AHB设备时(即HSIZE不适于该模块)，不会发生错误， DMA将按照下面两个例子写入32位HWDATA数据：

● 当HSIZE=半字时，写入半字’0xABCD’， DMA将设置HWDATA总线为’0xABCDABCD’。

● 当HSIZE=字节时，写入字节’0xAB’， DMA将设置HWDATA总线为’0xABABABAB’。

假定AHB/APB桥是一个AHB的32位从设备，它不处理HSIZE参数，它将按照下述方式把任何AHB上的字节或半字按32位传送到APB上：

● 一个AHB上对地址0x0(或0x1 、 0x2或0x3)的写字节数据’0xB0’操作，将转换到APB上对地址0x0的写字据’0xB0B0B0B0’操作。

● 一个AHB上对地址0x0(或0x2)的写半字数据’0xB1B0’操作，将转换到APB上对地址0x0的写字数据’0xB1B0B1B0’操作。

例如，如果要写入APB后备寄存器(与32位地址对齐的16位寄存器)，需要配置存储器数据源宽度(MSIZE)为’16位’，外设目标数据宽度(PSIZE)为’32位’。

注意：

（1）存储器到存储器模式下，可以使用任意DMA通道；

（2）开启DMA数据传输模式，除了存储器到存储器的数据传输，其他外设的DMA传输，不仅要支持DMA，还要在使用的时候，自己开启DMA功能，比如USART1的DMA开启为，USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);

（3）外设的DMA，还要注意选择的通道是否正确。