STM32 DMA传输模式

介绍

DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是STM32微控制器中一种高效的数据传输机制。它允许外设与内存之间直接传输数据，而无需CPU的干预。这种机制可以显著提高系统的性能，尤其是在需要大量数据传输的场景中。

在STM32中，DMA传输模式有多种，每种模式适用于不同的应用场景。本文将详细介绍这些传输模式，并通过代码示例和实际案例帮助你更好地理解和应用它们。

DMA传输模式概述

STM32的DMA控制器支持以下几种传输模式：

1. 正常模式（Normal Mode）
2. 循环模式（Circular Mode）
3. 内存到内存模式（Memory-to-Memory Mode）
4. 外设到内存模式（Peripheral-to-Memory Mode）
5. 内存到外设模式（Memory-to-Peripheral Mode）

1. 正常模式（Normal Mode）

在正常模式下，DMA传输会在一次传输完成后停止。这种模式适用于只需要传输一次数据的场景。

配置示例

c

DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
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_M2M = DMA_M2M_Disable;
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStruct);

2. 循环模式（Circular Mode）

在循环模式下，DMA传输会在缓冲区末尾自动回到起始位置，继续传输。这种模式适用于需要连续传输数据的场景，如音频流处理。

配置示例

c

DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
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_M2M = DMA_M2M_Disable;
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStruct);

3. 内存到内存模式（Memory-to-Memory Mode）

在内存到内存模式下，DMA可以直接在两个内存区域之间传输数据，而无需外设的参与。这种模式适用于需要快速复制大量数据的场景。

配置示例

c

DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToMemory;
DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 100;
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Enable;
DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Enable;
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStruct);

4. 外设到内存模式（Peripheral-to-Memory Mode）

在外设到内存模式下，DMA可以从外设（如ADC、UART等）读取数据并存储到内存中。这种模式适用于需要从外设读取大量数据的场景。

配置示例

c

DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
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_M2M = DMA_M2M_Disable;
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStruct);

5. 内存到外设模式（Memory-to-Peripheral Mode）

在内存到外设模式下，DMA可以从内存中读取数据并发送到外设（如DAC、UART等）。这种模式适用于需要向外设发送大量数据的场景。

配置示例

c

DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
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_M2M = DMA_M2M_Disable;
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStruct);

实际案例

案例1：使用DMA进行ADC数据采集

假设我们需要从ADC采集100个样本，并将这些数据存储到内存中。我们可以使用外设到内存模式的DMA来实现这一功能。

c

uint16_t adc_buffer[100];

void ADC_DMA_Init(void) {
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;

    // 配置DMA
    DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
    DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
    DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
    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_HalfWord;
    DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
    DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStruct);

    // 配置ADC
    ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
    ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = ENABLE;
    ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
    ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = 1;
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);

    // 启动DMA
    DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
    ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
}

案例2：使用DMA进行UART数据发送

假设我们需要通过UART发送100个字节的数据。我们可以使用内存到外设模式的DMA来实现这一功能。

c

uint8_t uart_buffer[100] = "Hello, World!";

void UART_DMA_Init(void) {
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
    USART_InitTypeDef USART_InitStruct;

    // 配置DMA
    DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
    DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
    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_M2M = DMA_M2M_Disable;
    DMA_Init(DMA1_Channel4, &DMA_InitStruct);

    // 配置UART
    USART_InitStruct.USART_BaudRate = 9600;
    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);

    // 启动DMA
    DMA_Cmd(DMA1_Channel4, ENABLE);
    USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Tx, ENABLE);
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

总结

通过本文，我们详细介绍了STM32中的DMA传输模式，包括正常模式、循环模式、内存到内存模式、外设到内存模式和内存到外设模式。每种模式都有其特定的应用场景，理解这些模式的工作原理和配置方法对于优化STM32应用程序的性能至关重要。

附加资源与练习

• 练习1：尝试使用DMA将数据从一个内存区域复制到另一个内存区域，并验证数据的正确性。
• 练习2：使用DMA从ADC采集数据，并将数据通过UART发送出去。
• 资源：参考STM32官方文档，了解更多关于DMA的详细配置和使用方法。

提示

在实际项目中，合理使用DMA可以显著提高系统的性能和响应速度。建议在需要大量数据传输的场景中优先考虑使用DMA。