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STM32 DMA配置案例

介绍​

DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是STM32微控制器中一个强大的功能，它允许外设与内存之间直接传输数据，而无需CPU的干预。这种方式可以显著提高数据传输效率，尤其是在处理大量数据时，例如音频流、图像处理或通信协议（如UART、SPI、I2C等）。

通过DMA，CPU可以专注于其他任务，而数据传输则由DMA控制器自动完成。本文将逐步讲解如何配置STM32的DMA，并通过一个实际案例展示其应用。

DMA的基本概念​

DMA的核心思想是减少CPU的负担。它通过以下步骤实现数据传输：

  1. 源地址：数据从哪里来（例如外设寄存器或内存）。
  2. 目标地址：数据到哪里去（例如内存或外设寄存器）。
  3. 传输大小：需要传输的数据量（字节、半字或字）。
  4. 传输模式：单次传输或循环传输。

DMA控制器会根据配置自动完成数据传输，并在传输完成后触发中断（如果需要）。

STM32 DMA配置步骤​

以下是配置STM32 DMA的基本步骤：

  1. 启用DMA时钟：在使用DMA之前，需要启用DMA控制器的时钟。
  2. 配置DMA通道：选择DMA通道并设置传输方向、数据大小、地址增量等参数。
  3. 配置外设：将外设与DMA关联，例如UART、SPI等。
  4. 启动DMA传输：使能DMA通道并开始传输。
  5. 处理中断（可选）：如果需要，可以配置DMA传输完成中断。

实际案例：使用DMA实现UART数据传输​

以下是一个使用DMA实现UART数据传输的案例。我们将通过DMA将内存中的数据发送到UART，并在传输完成后触发中断。

硬件配置​

  • 使用STM32F4系列微控制器。
  • UART1用于数据传输。
  • DMA1的通道4用于UART1的发送。

代码实现​

c
#include "stm32f4xx.h"

#define BUFFER_SIZE 128

uint8_t txBuffer[BUFFER_SIZE] = "Hello, DMA!";

void DMA_Config(void) {
    // 1. 启用DMA时钟
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1, ENABLE);

    // 2. 配置DMA通道
    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)txBuffer;
    DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral;
    DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = BUFFER_SIZE;
    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(DMA1_Stream4, &DMA_InitStruct);

    // 3. 启用DMA中断
    DMA_ITConfig(DMA1_Stream4, DMA_IT_TC, ENABLE);
    NVIC_EnableIRQ(DMA1_Stream4_IRQn);

    // 4. 启用DMA流
    DMA_Cmd(DMA1_Stream4, ENABLE);
}

void USART_Config(void) {
    // 启用USART1时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

    // 配置USART1
    USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
    USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200;
    USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStruct);

    // 启用USART1 DMA请求
    USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Tx, ENABLE);

    // 启用USART1
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

void DMA1_Stream4_IRQHandler(void) {
    if (DMA_GetITStatus(DMA1_Stream4, DMA_IT_TCIF4)) {
        // 清除中断标志
        DMA_ClearITPendingBit(DMA1_Stream4, DMA_IT_TCIF4);

        // 传输完成后的处理
        // 例如：点亮LED或打印日志
    }
}

int main(void) {
    // 初始化DMA和USART
    DMA_Config();
    USART_Config();

    // 启动DMA传输
    DMA_Cmd(DMA1_Stream4, ENABLE);

    while (1) {
        // 主循环
    }
}

代码说明​

  1. DMA_Config：配置DMA通道，设置源地址（内存中的txBuffer）和目标地址（UART1的数据寄存器）。
  2. USART_Config：配置UART1并启用DMA请求。
  3. DMA1_Stream4_IRQHandler：DMA传输完成中断处理函数，用于在传输完成后执行特定操作。

总结​

通过本文，我们学习了如何配置STM32的DMA功能，并通过一个实际案例展示了如何使用DMA实现UART数据传输。DMA是STM32中一个非常强大的工具，能够显著提高系统性能，尤其是在处理大量数据时。

提示

练习：尝试修改代码，使用DMA实现UART接收数据，并将接收到的数据存储到内存中。

附加资源​