STM32F103X datasheet学习笔记---DMA
1.前言
直接存储器存取(DMA)用来提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。
无须CPU干预，数据可以通过DMA快速地移动，这就节省了CPU的资源来做其他操作。
两个DMA控制器有12个通道(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。还有一个仲裁器来协调各个DMA请求的优先权。
2. DMA特性
图 DMA框图通道连接（非连接设备）
- 12路自由配置的通道，DMA1有7路，DMA2有5路
- 12路通道连到专门的硬件DMA请求,每个通道也支持软件触发
- 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) 。
- 一次独立的源和目的传输大小（字节，半字，字），源和目标地址必须按数据传输宽度对齐。
- 支持环形BUFFER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
- memory-to-memory传输
- 外设-外设，外设-memory,memory-外设传输
- flash,sram,apb1外设,apb2外设,ahb外设均可以做源和目的
- 可编程的数据传输数目最大为65535
3.DMA功能描述
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
- DMA处理过程
在发生一个事件后，外设向DMA控制器发送一个请求信号=》
DMA控制器根据通道的优先权处理请求=》
当DMA控制器开始访问发出请求的外设时，DMA控制器立即发送给它一个应答信号=》
当从DMA控制器得到应答信号时，外设立即释放它的请求=》
一旦外设释放了这个请求，DMA控制器同时撤销应答信号。如果有更多的请求时，外设可以启动下一个周期。
- DMA传送的三个操作
（1）从外设数据寄存器或者从当前外设/存储器地址寄存器指示的存储器地址取数据，第一次传输时的开始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器指定的外设基地址或存储器单元。
（2）存数据到外设数据寄存器或者当前外设/存储器地址寄存器指示的存储器地址，第一次传输时的开始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器指定的外设基地址或存储器单元。
（3） 执行一次DMA_CNDTRx寄存器的递减操作，该寄存器包含未完成的操作数目
- 仲裁器
仲裁器根据通道请求的优先级来启动外设/存储器的访问。优先权管理分2个阶段：
● 软件：每个通道的优先权可以在DMA_CCRx寄存器中设置，有4个等级： ─ 最高优先级 ─ 高优先级 ─ 中等优先级 ─ 低优先级
● 硬件：如果2个请求有相同的软件优先级，则较低编号的通道比较高编号的通道有较高的优先权。举个例子，通道2优先于通道4。
- DMA通道设置的数据量和指针增量
可编程的数据量：外设和存储器的传输数据量可以通过DMA_CCRx寄存器中的PSIZE和MSIZE位编程。
指针增量：通过设置DMA_CCRx寄存器中的PINC和MINC标志位，外设和存储器的指针在每次传输后可以有选择地完成自动增量。
当设置为增量模式时下一个要传输的地址将是前一个地址加上增量值，增量值取决与所选的数据宽度为1、2或4。第一个传输的地址是存放在DMA_CPARx /DMA_CMARx寄存器中地址。
在传输过程中，这些寄存器保持它们初始的数值，软件不能改变和读 出当前正在传输的地址(它在内部的当前外设/存储器地址寄存器中)。
非循环模式：当通道配置为非循环模式时，传输结束后(即传输计数变为0)将不再产生DMA操作。要开始新的DMA传输，需要在关闭DMA通道的情况下，在DMA_CNDTRx寄存器中重新写入传输数目。
循环模式：最后一次传输结束时，DMA_CNDTRx寄存器的内容会自动地被重新加载为其初始数值，内部的当前外设/存储器地址寄存器也被重新加载为DMA_CPARx/DMA_CMARx寄存器设定的初始基地址。
- DMA通道配置过程
下面是配置DMA通道x的过程(x代表通道号)：
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、传输一半产生中断或传输完成产生中断。
6. 设置DMA_CCRx寄存器的ENABLE位，启动该通道。 一旦启动了DMA通道，它既可响应连到该通道上的外设的DMA请求。
- DMA中断
当传输一半的数据后，半传输标志(HTIF)被置1，当设置了允许半传输中断位(HTIE)时，将产生一个中断请求。
在数据传输结束后，传输完成标志(TCIF)被置1，当设置了允许传输完成中断位(TCIE)时，将产生一个中断请求。
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
- 循环模式
循环模式用于处理循环缓冲区和连续的数据传输(如ADC的扫描模式)。
在DMA_CCRx寄存器中的CIRC位用于开启这一功能。
当启动了循环模式，数据传输的数目变为0时，将会自动地被恢复成配置通道时设置的初值，DMA操作将会继续进行。
- 存储器到存储器模式
DMA通道的操作可以在没有外设请求的情况下进行，这种操作就是存储器到存储器模式。
当设置了DMA_CCRx寄存器中的MEM2MEM位之后，在软件设置了DMA_CCRx寄存器中的EN位启动DMA通道时，DMA传输将马上开始。
当DMA_CNDTRx寄存器变为0时，DMA传输结束。
存储器到存储器模式不能与循环模式同时使用。
- 错误处理
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_IFR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。
4.DMA请求映像
- DMA1请求映像
图 DMA1请求映像
注：1.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
2. 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
图 各个通道的DMA1
- DMA2请求映像
图 DMA2请求映射
注：1. 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。
2. 外设的DMA请求，可以通过设置相应外设寄存器中的DMA控制位，被独立地开启或关闭
图 每个通道的DMA2请求概览
5. DMA寄存器
DMA_ISR:DMA中断状态寄存器，记录DMA传输过程中产生的中断标志，如完成，出错等
DMA_IFCR:DMA中断标志清除寄存器
DMA_CCRX:dma通道X配置寄存器，如模式、优先级、数据大小等
DMA_CNDTRX:通道X传输的数据数目
DMA_CPARX:DMA通道x外设地址寄存器
DMA_CMARX:DMA通道X内存地址
