STM32 DMA 控制器

介绍

DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是 STM32 微控制器中一个非常重要的功能模块。它允许外设（如 UART、SPI、ADC 等）直接与内存进行数据交换，而无需 CPU 的干预。这种方式可以显著提高数据传输效率，减少 CPU 的负载，从而让 CPU 有更多时间处理其他任务。

在 STM32 中，DMA 控制器负责管理这些数据传输任务。通过合理配置 DMA，你可以实现高效的数据传输，尤其是在需要处理大量数据的应用中，如音频处理、图像采集等。

DMA 的工作原理

DMA 控制器通过以下步骤完成数据传输：

请求阶段：外设向 DMA 控制器发出数据传输请求。
响应阶段：DMA 控制器接收请求，并开始数据传输。
传输阶段：DMA 控制器直接从源地址读取数据，并将其写入目标地址。
完成阶段：数据传输完成后，DMA 控制器会通知 CPU 或外设。

提示

DMA 传输可以配置为单次传输或循环传输。单次传输完成后，DMA 控制器会停止工作；而循环传输则会不断重复数据传输过程。

DMA 的配置

在 STM32 中，配置 DMA 控制器通常需要以下步骤：

选择 DMA 通道：每个外设通常对应一个或多个 DMA 通道。你需要根据外设选择合适的 DMA 通道。
配置源地址和目标地址：设置数据传输的源地址（如外设数据寄存器）和目标地址（如内存中的数组）。
配置传输方向：确定数据传输的方向，是从外设到内存，还是从内存到外设。
配置数据大小和传输模式：设置每次传输的数据大小（如字节、半字或字）以及传输模式（如单次传输或循环传输）。
启用 DMA 中断（可选）：如果需要，可以启用 DMA 传输完成中断，以便在传输完成后执行特定操作。

以下是一个简单的 DMA 配置示例，假设我们使用 DMA 将数据从内存传输到 UART 外设：

c
#include "stm32f4xx.h"

void DMA_Config(void) {
    // 启用 DMA2 时钟
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);

    // 配置 DMA2 Stream7 通道4（UART1_TX）
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
    DMA_InitStruct.DMA_Channel = DMA_Channel_4;
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR;
    DMA_InitStruct.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)buffer;
    DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral;
    DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 100;
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
    DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
    DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
    DMA_InitStruct.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;
    DMA_InitStruct.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull;
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;
    DMA_Init(DMA2_Stream7, &DMA_InitStruct);

    // 启用 DMA2 Stream7
    DMA_Cmd(DMA2_Stream7, ENABLE);
}

备注

在上述代码中，buffer 是一个存储数据的数组，USART1->DR 是 UART1 的数据寄存器地址。

实际应用场景

1. 音频数据处理

在音频处理应用中，DMA 可以用于将音频数据从 ADC（模数转换器）传输到内存，或者从内存传输到 DAC（数模转换器）。通过使用 DMA，可以确保音频数据的实时性和连续性，而不会因为 CPU 的负载而导致数据丢失。

2. 图像采集

在图像采集应用中，DMA 可以用于将图像数据从摄像头传感器传输到内存。由于图像数据量通常较大，使用 DMA 可以显著提高数据传输效率，减少 CPU 的负载。

3. 高速通信

在高速通信应用中，如 SPI 或 I2C 通信，DMA 可以用于将数据从外设传输到内存，或者从内存传输到外设。通过使用 DMA，可以确保数据传输的高效性和实时性。

总结

DMA 控制器是 STM32 微控制器中一个非常重要的功能模块。通过合理配置 DMA，你可以实现高效的数据传输，减少 CPU 的负载，从而提高系统的整体性能。在实际应用中，DMA 可以用于音频处理、图像采集、高速通信等多种场景。

附加资源与练习

练习 1：尝试配置 DMA 将数据从内存传输到 SPI 外设，并观察数据传输的效果。
练习 2：在 DMA 传输完成后，启用中断并执行特定操作，如点亮 LED 灯。
参考文档：STM32 参考手册中的 DMA 章节，了解更多关于 DMA 控制器的详细信息。

通过以上内容，你应该对 STM32 的 DMA 控制器有了初步的了解。继续深入学习并实践，你将能够更好地掌握这一强大的功能模块。

介绍​

DMA 的工作原理​

DMA 的配置​

实际应用场景​

1. 音频数据处理​

2. 图像采集​

3. 高速通信​

总结​

附加资源与练习​

介绍