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STM32 DMA 应用场景

什么是 DMA？​

DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种允许外设直接与内存进行数据交换的技术，而无需 CPU 的干预。在 STM32 微控制器中，DMA 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、图像处理或传感器数据采集。

DMA 的主要优势在于它能够减轻 CPU 的负担，使其可以专注于其他任务，从而提高系统的整体性能。

DMA 的工作原理​

DMA 控制器是 STM32 中的一个独立模块，它可以管理多个通道，每个通道可以配置为从外设到内存、从内存到外设或从内存到内存的数据传输。DMA 的工作流程如下：

  1. 配置 DMA 通道：设置源地址、目标地址、数据长度和传输模式。
  2. 触发 DMA 请求：外设或软件触发 DMA 传输。
  3. 数据传输：DMA 控制器直接从源地址读取数据并写入目标地址。
  4. 传输完成：DMA 传输完成后，可以触发中断通知 CPU。

DMA 的应用场景​

1. 数据采集与传输​

在传感器数据采集系统中，DMA 可以用于将 ADC（模数转换器）的采样数据直接传输到内存中，而无需 CPU 的干预。这对于高速数据采集尤为重要。

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// 示例：使用 DMA 传输 ADC 数据
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc, (uint32_t*)adc_buffer, BUFFER_SIZE);
备注

在上述代码中，adc_buffer 是存储 ADC 数据的数组，BUFFER_SIZE 是数据长度。

2. 音频流处理​

在音频处理应用中，DMA 可以用于将音频数据从内存传输到 DAC（数模转换器）或从 ADC 传输到内存。这样可以确保音频数据的实时性，避免因 CPU 处理延迟导致的音频失真。

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// 示例：使用 DMA 传输音频数据
HAL_DAC_Start_DMA(&hdac, DAC_CHANNEL_1, (uint32_t*)audio_buffer, BUFFER_SIZE, DAC_ALIGN_12B_R);

3. 图像处理​

在图像处理应用中，DMA 可以用于将图像数据从摄像头模块传输到内存，或从内存传输到显示模块。这对于实时视频流处理尤为重要。

c
// 示例：使用 DMA 传输图像数据
HAL_DCMI_Start_DMA(&hdcmi, DCMI_MODE_CONTINUOUS, (uint32_t*)image_buffer, IMAGE_SIZE);

4. 内存到内存传输​

DMA 还可以用于内存到内存的数据传输，例如在数据处理或缓冲区复制时。这种方式可以显著提高数据传输速度。

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// 示例：使用 DMA 进行内存到内存传输
HAL_DMA_Start(&hdma_memtomem, (uint32_t)&src_buffer, (uint32_t)&dst_buffer, BUFFER_SIZE);

实际案例：使用 DMA 进行 ADC 数据采集​

假设我们有一个温度传感器连接到 STM32 的 ADC 引脚，我们需要实时采集温度数据并存储到内存中。以下是使用 DMA 实现此功能的步骤：

  1. 配置 ADC 和 DMA：

    • 配置 ADC 为连续采样模式。
    • 配置 DMA 通道，将 ADC 数据寄存器作为源地址，内存数组作为目标地址。

  2. 启动 DMA 传输：

    • 使用 HAL_ADC_Start_DMA 函数启动 DMA 传输。

  3. 处理数据：

    • 在 DMA 传输完成中断中处理采集到的数据。
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// 示例代码
uint32_t adc_buffer[100];
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc, (uint32_t*)adc_buffer, 100);
提示

在实际应用中，可以通过配置 DMA 中断来处理采集到的数据，例如计算平均值或进行滤波处理。

总结​

DMA 是 STM32 微控制器中一个强大的功能，能够显著提高数据传输效率，减轻 CPU 的负担。通过合理使用 DMA，可以在数据采集、音频处理、图像处理等应用中实现高效的数据传输。

附加资源与练习​

  • 练习 1：尝试使用 DMA 将数据从内存传输到 UART 外设，实现高效的数据发送。
  • 练习 2：配置 DMA 进行内存到内存的数据复制，并比较使用 DMA 和不使用 DMA 时的性能差异。
  • 参考文档：STM32 参考手册中的 DMA 章节，了解更多关于 DMA 的配置和使用细节。

通过以上内容的学习和实践，您将能够掌握 STM32 DMA 的基本概念和应用场景，为进一步开发复杂的嵌入式系统打下坚实的基础。