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STM32 定时器DMA

介绍​

在STM32微控制器中，定时器（Timer）是一个强大的外设，用于生成精确的时间延迟、PWM信号、捕获输入信号等。而DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）则是一种无需CPU干预即可在内存和外设之间传输数据的技术。将定时器与DMA结合使用，可以显著提高系统的效率，尤其是在需要频繁传输数据的场景中。

本文将详细介绍如何在STM32中使用定时器和DMA，并通过实际案例展示其应用。

定时器与DMA的基本概念​

定时器​

STM32的定时器可以配置为多种模式，例如：

  • 基本定时器：用于简单的计时任务。
  • 通用定时器：支持PWM输出、输入捕获等功能。
  • 高级定时器：支持更复杂的功能，如死区时间控制等。

DMA​

DMA允许外设直接与内存进行数据传输，而无需CPU的干预。这对于需要高速数据传输的应用（如音频处理、图像处理等）非常有用。

定时器与DMA的结合​

通过将定时器与DMA结合，可以实现以下功能：

  • 自动更新定时器的计数器值。
  • 自动将定时器的捕获值传输到内存。
  • 自动将内存中的数据加载到定时器的比较寄存器中。

配置STM32定时器与DMA​

1. 初始化定时器​

首先，我们需要配置定时器。以下是一个简单的定时器初始化代码示例：

c
TIM_HandleTypeDef htim3;

void TIM3_Init(void) {
    TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
    TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

    htim3.Instance = TIM3;
    htim3.Init.Prescaler = 8399; // 84MHz / 8400 = 10kHz
    htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim3.Init.Period = 9999; // 10kHz / 10000 = 1Hz
    htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    htim3.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
    if (HAL_TIM_Base_Init(&htim3) != HAL_OK) {
        // 初始化错误处理
    }

    sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
    if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim3, &sClockSourceConfig) != HAL_OK) {
        // 时钟源配置错误处理
    }

    sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
    sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
    if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim3, &sMasterConfig) != HAL_OK) {
        // 主从模式配置错误处理
    }
}

2. 配置DMA​

接下来，我们需要配置DMA以与定时器配合使用。以下是一个DMA配置的示例：

c
DMA_HandleTypeDef hdma_tim3_up;

void DMA_Init(void) {
    __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();

    hdma_tim3_up.Instance = DMA1_Stream1;
    hdma_tim3_up.Init.Channel = DMA_CHANNEL_5;
    hdma_tim3_up.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
    hdma_tim3_up.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
    hdma_tim3_up.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    hdma_tim3_up.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_WORD;
    hdma_tim3_up.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_WORD;
    hdma_tim3_up.Init.Mode = DMA_NORMAL;
    hdma_tim3_up.Init.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH;
    hdma_tim3_up.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;
    if (HAL_DMA_Init(&hdma_tim3_up) != HAL_OK) {
        // DMA初始化错误处理
    }

    __HAL_LINKDMA(&htim3, hdma[TIM_DMA_ID_UPDATE], hdma_tim3_up);
}

3. 启动定时器和DMA​

配置完成后，我们可以启动定时器和DMA：

c
HAL_TIM_Base_Start(&htim3);
HAL_TIM_Base_Start_DMA(&htim3, (uint32_t*)&buffer, BUFFER_SIZE);

实际案例：使用DMA更新PWM占空比​

假设我们需要通过DMA自动更新PWM信号的占空比。以下是一个简单的实现：

c
uint32_t pwm_values[] = {500, 1000, 1500, 2000, 2500}; // 占空比数组

void PWM_DMA_Update(void) {
    HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim3, TIM_CHANNEL_1, (uint32_t*)pwm_values, 5);
}

在这个例子中，DMA会自动将 pwm_values 数组中的值加载到定时器的比较寄存器中，从而自动更新PWM信号的占空比。

总结​

通过将STM32的定时器与DMA结合使用，我们可以实现高效的数据传输和定时器操作，减少CPU的负担。这在需要频繁更新定时器参数或处理大量数据的应用中非常有用。

附加资源与练习​

  • 练习1：尝试配置一个定时器，使用DMA自动更新PWM信号的频率。
  • 练习2：使用DMA捕获定时器的输入信号，并将捕获值存储在内存中。
提示

在实际项目中，确保DMA传输完成后处理相关中断，以避免数据丢失或错误。