第16章 DMA存储器到外设模式实验
第十六章 DMA存储器到外设模式实验
1. 硬件设计
存储器到外设模式使用到USART1功能，具体电路设置参考USART章节，无需其他硬件设计。
2. 软件设计
2.1 编程目的
-
配置USART通信功能；
-
设置串口DMA工作参数；
-
使能DMA；
-
DMA传输同时CPU可以运行其他任务。
2.2 代码分析
- 首先就是串口和DMA的宏定义啦
// 串口工作参数宏定义
#define DEBUG_USARTx USART1 // 串口选择1
#define DEBUG_USART_CLK RCC_APB2Periph_USART1 // 串口时钟
#define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd // 串口时钟使能函数
#define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200 // 串口波特率
// USART GPIO 引脚宏定义
#define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOA) // 串口GPIO时钟
#define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd // 串口GPIO时钟使能函数
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOA // 串口TX GPIO端口
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_9 // 串口TX GPIO引脚
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOA // 串口RX GPIO端口
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_10 // 串口RX GPIO引脚
// 串口对应的DMA请求通道
#define USART_TX_DMA_CHANNEL DMA1_Channel4 // 使用DMA1通道4
// 外设寄存器地址
#define USART_DR_ADDRESS (USART1_BASE+0x04) // USART数据寄存器地址
// 一次发送的数据量
#define SENDBUFF_SIZE 5000 // 一次发送的数据量
使用宏定义设置外设配置方便程序修改和升级。
USART部分设置与USART章节内容相同，可以参考USART章节内容理解。串口的发送请求对应有固定的DMA通道， 这里的外设的地址即串口的数据寄存器，一次要发送的数据量可以自定义，配置SENDBUFF_SIZE这个宏即可。
- 串口DMA传输配置
// USARTx TX DMA 配置，内存到外设(USART1->DR)
void USARTx_DMA_Config(void)
{
// 1.DMA初始化结构体
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
// 2.开启DMA时钟
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
// 3.设置DMA源地址：串口数据寄存器地址
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = USART_DR_ADDRESS;
// 4.设置内存地址(要传输的变量的指针)
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)SendBuff;
// 5.设置方向：从内存到外设
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;
// 6.传输大小
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = SENDBUFF_SIZE;
// 7.外设地址不增
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
// 8.内存地址自增
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
// 9.设置外设数据单位
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
// 10.内存数据单位
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
// 11.DMA模式，一次或者循环模式
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal ;
//DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
// 12.优先级：中
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;
// 13.禁止内存到内存的传输
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
// 13.配置DMA通道
DMA_Init(USART_TX_DMA_CHANNEL, &DMA_InitStructure);
// 14.使能DMA
DMA_Cmd (USART_TX_DMA_CHANNEL,ENABLE);
}
首先定义一个DMA初始化变量，用来填充DMA的参数，然后使能DMA时钟。
因为数据是从存储器到串口，所以设置存储器为源地址，串口的数据寄存器为目标地址，要发送的数据有很多且都先存储在存储器中， 则存储器地址指针递增，串口数据寄存器只有一个，则外设地址地址不变，两边数据单位设置成一致，传输模式可选一次或者循环传输， 只有一个DMA请求，优先级随便设，最后调用DMA_Init函数把这些参数写到DMA的寄存器中，然后使能DMA开始传输.
- USART配置
// USART1初始化配置
void USART_Config(void)
{
// 前期准备工作
// 1.定义GPIO初始化结构体变量
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
// 2.打开串口GPIO的时钟
DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd(DEBUG_USART_GPIO_CLK, ENABLE);
// 3.打开串口外设的时钟
DEBUG_USART_APBxClkCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);
// 4.将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN; // 选择GPIO口
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 速度50MHz
GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIO口
// 5.将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN; // 选择GPIO口
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 浮空输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 速度50MHz
GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIO口
// 下面开始配置串口的工作参数
// 1.配置波特率
USART_InitStructure.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE; // 115200
// 2.配置数据字长
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 8位数据位
// 3.配置停止位
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; // 1位停止位
// 4.配置校验位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ; // 无校验位
// 5.配置硬件流控制
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 无硬件流控制
// 6.配置工作模式，收发一起
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; // 收发一起
// 7.完成串口的初始化配置
USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure);
// 8.使能串口
USART_Cmd(DEBUG_USARTx, ENABLE);
}
这个我们应该很熟悉了，它完成USART初始化配置，包括GPIO初始化，USART通信参数设置等等
- 主函数
#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart_dma.h"
#include "bsp_led.h"
extern uint8_t SendBuff[SENDBUFF_SIZE];
static void Delay(__IO u32 nCount);
int main(void)
{
uint16_t i;
USART_Config();
USARTx_DMA_Config();
LED_GPIO_Config();
// 填充将要发送的数据
for(i = 0; i < SENDBUFF_SIZE; i++)
{
SendBuff[i] = 'P';
}
/*为演示DMA持续运行而CPU还能处理其它事情，持续使用DMA发送数据，量非常大，
*长时间运行可能会导致电脑端串口调试助手会卡死，鼠标乱飞的情况，
*或把DMA配置中的循环模式改为单次模式*/
// USART1 向 DMA发出TX请求
USART_DMACmd(DEBUG_USARTx, USART_DMAReq_Tx, ENABLE);
// 此时CPU是空闲的，可以干其他的事情
// 例如同时控制LED
while(1)
{
LED1_TOGGLE
Delay(0xFFFFF);
}
}
static void Delay(__IO uint32_t nCount) //简单的延时函数
{
for(; nCount != 0; nCount--);
}
使用for循环填充源数据，SendBuff[SENDBUFF_SIZE]是定义在bsp_usart_dma.c中的一个全局无符号8位整数数组，是DMA传输的源数据， 在USART_DMA_Config函数中已经被设置为存储器地址。
USART_DMACmd函数用于控制USART的DMA请求的启动和关闭。它接收三个参数，第一个参数用于设置串口外设，可以是USART1/2/3和UART4/5这5个参数可选， 第二个参数设置串口的具体DMA请求，有串口发送请求USART_DMAReq_Tx和接收请求USART_DMAReq_Rx可选， 第三个参数用于设置启动请求ENABLE或者关闭请求DISABLE。运行该函数后USART的DMA发送传输就开始了，根据配置存储器的数据会发送到串口。
DMA传输过程是不占用CPU资源的，可以一边传输一次运行其他任务。
3. 小结
有了上一章的基础，这一次应该更容易理解，对照注释清晰明了，不同的是我们这是内部存储到外设，改一下配置就行啦，其他无异
主函数里有一个库函数我们需要详细说明一下：
函数原型
void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
参数解释
USARTx: 这是 USART 外设的指针。例如，USART1、USART2等。USART_DMAReq: 这是 DMA 请求的类型。通常有两种类型：USART_DMAReq_Tx（发送请求）和USART_DMAReq_Rx（接收请求）。NewState: 指定要启用还是禁用 DMA 请求。可以是ENABLE（启用）或DISABLE（禁用）。
工作原理
-
启用 DMA 请求: 当启用 DMA 请求时，USART 在发送或接收数据时会触发 DMA 控制器，从而自动处理数据的传输，而不是由 CPU 直接进行传输。这使得数据传输更高效，特别是在大量数据传输时。
-
禁用 DMA 请求: 禁用 DMA 请求后，USART 将不再自动使用 DMA 进行数据传输，数据将由 CPU 直接处理。
示例代码
下面是一个简单的例子，展示如何启用 USART1 的 DMA 发送请求：
// 使能 USART1 的 DMA 发送请求
USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Tx, ENABLE);
// 假设 USART1 已经被初始化并且 DMA 也配置好了
// 现在可以将数据通过 DMA 发送
// 发送数据
const uint8_t data[] = "Hello, DMA!";
DMA_ConfigureForUSART1Tx(data, sizeof(data)); // 这是一个假设的函数，用于配置 DMA 发送数据
// 启动 DMA 传输
DMA_Cmd(DMA1_Channel4, ENABLE); // 使能 DMA 通道，假设使用的是 DMA1 通道4
解释
USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Tx, ENABLE);: 启用 USART1 的 DMA 发送请求。DMA_ConfigureForUSART1Tx(data, sizeof(data));: 配置 DMA 以便它可以发送data数组中的数据。实际代码中，需要设置 DMA 的源地址、目的地址、传输长度等参数。DMA_Cmd(DMA1_Channel4, ENABLE);: 启动 DMA 通道以开始数据传输。
2024.8.29 第一次修订，后期不在维护
