23 DMA
23 DMA原理Direct Memory Access controller 直接内存访问控制器
1 ⭐️DMA 简介
DMA(Direct Memory Access controller)的全称是 直接内存访问控制器
对于外设中的数据 如果要存到内存中 往往都是通过将对应标志位置位 向CPU发出信号 然后 CPU再将对应寄存器进行读取 读取完之后 再将数据存到RAM里面
而通过DMA CPU就只需要简单地对它进行配置 就可以将这样重复性的搬运工作交给它去处理
2 DMA工作原理
2.1 工作流程
如果CPU直接对数据进行搬运
- 那么首先需要通过APB总线
- 再通过AHB总线矩阵将数据读取到CPU内部的寄存器中
- 最后 再通过总线矩阵写到内存RAM中这就完成了一次搬运
如果通过DMA来搬运的话
- 首先需要对DMA进行配置 那么CPU就会 通过AHB总线矩阵对DMA的AHB slave端口进行写入
- 配置好了之后 DMA就会作为AHB总线上的 主设备 去 读取外设寄存器中的数据
- 读取完成后 再将数据 拷贝到对应的内存空间里面
所以通过DMA 外设中的数据就可以不经过CPU直接给到内存 它叫做 直接内存访问控制器的原因
2.2 工作方式
从外设到内存只是其中一种情况 我们来排列组合一下
- 外设到内存
- 比如说ADC采集 串口接收就可以通过DMA来搬运到内存
- 内存到外设
- 比如说 DAC输出 串口发送 就可以通过DMA将数据搬运到这些外设
- 外设到外设
- 从外设到外设只有现在比较新的型号的DMA支持
- 但可以通过 先将外设搬运到内存 再从内存搬运到外设
- 内存到内存
- 从flash搬运到ram适用于 要从flash中搬运比较多的常量数据的时候
- 从ram到ram也就是 从ram的一个区域搬运到另一个区域
讲到这里你可能会发现 DMA虽然有类似CPU的搬运功能 但它远没有CPU那么灵活
-
比如说 F103C8t6的DMA 它一共有7个通道
-
每个通道对应的 外设 以及 传输的方向 都是固定的
-
每一个通道对应连接不同外设的DMA请求线
CPU对DMA的配置:
- 可以看到 CPU通过DMA的 AHB Slave接口
- 分别配置了 通道的参数
- 以及这个 Arbiter仲裁器 也就是配置通道的优先级
3 DMA通道配置
3.1 通道参数配置
对于 通道的参数配置 有 源地址 目标地址 以及 要传输的 数据个数 而具体怎么传 就需要配置 模式 位宽 以及 是否自增
-
正常模式就是将指定个数的数据搬运完之后就停止了 而循环模式则会重新开始又传输一遍
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位宽可配置为 这三种 一字节也就是8位 半个字也就是16位 一个字也就是32位
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是否自增 一般用于搬运到内存的时候 开启自增就会按照位宽 一位一位接下去
这里需要注意的是 由于每个通道的DMA请求线是从硬件上固定死了的 所以源地址和目标地址也就 固定了
3.2 通道优先级配置
再来看到 通道优先级的配置 DMA一共有 四个优先级
- Very High 非常高
- High 高
- Medium 中
- Low 低
同一时刻 优先级高的先搬运 如果优先级相同的话就按通道编号的顺序来
而优先级的判决 就由刚刚看到的arbiter仲裁器来判决
- 不同的DMA请求线 连接不同的通道
- 然后再连接到 这个仲裁器
- 同一时刻只能有一个内部DMA请求
4 DMA缓冲技术
单缓冲
- DMA在 搬运完指定个数的数据之后
- 就可以触发 传输完成中断
- 然后CPU就可以直接对 RAM中的数据进行处理
双缓冲
- 设立两个缓冲区
- 在CPU在处理 上面的缓冲区的时候 就让DMA 搬运下面的缓冲区
- 当CPU处理 下面的缓冲区的时候 就让DMA 搬运上面的缓冲区
通过这样的方式就可以减少CPU的等待时间 做到不间断地处理
STM32通用系列的的型号 每个通道只有一个内存地址寄存器
- 所以说要实现双缓冲的效果 需要通过软件重新配置的方式
- 或者传输完成中断和传输完成中断去实现