8-DMA直接存储器读取

DMA直接存储器可以直接访问STM32内部的存储器，包括外设寄存器（一般指外设的数据寄存器DR，如ADC的数据寄存器、串口数据寄存器等）、运行内存SRAM（存储运行变量）、程序存储器FLASH（存储程序代码）等。DMA可以提供 外设寄存器和存储器 或者 存储器和存储器之间 的高速数据传输，无须CPU干预，节省了CPU的资源。翻译成人话就是，是一个数据转运小助手，主要用来协助CPU完成数据转运的工作。下面是stm32中DMA的一些配置：

• stm32系列芯片共有12个独立可配置的通道：DMA1（7个通道），DMA2（5个通道）。
• 每个通道都支持软件触发和特定的硬件触发。
• 软件触发应用场景：数据源中的数据已确定。如将FLASH中的数据转运到SRAM中（存储器–>存储器），一次触发后会将数据以最快的速度全部转运完毕。
• 硬件触发应用场景：数据源中的数据没有全部确定，需要在特定的时机转运数据。如将ADC数据转运到存储器（外设寄存器–>存储器），等对应ADC通道的数据转换完成后，才硬件触发一次DMA转运数据。
• STM32F103C8T6型号的DMA资源：DMA1（7个通道）。

存储映像：

计算机有五大组成部分：运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备。计算机的核心关键部分就是CPU和存储，上述的运算器和控制器回合在一起组成CPU，而存储器主要关心存储器的内容和地址?。

• ?程序存储器FLASH：下载程序的位置，程序一般也是从主闪存里开始运行。若某变量地址为0x0800_xxxx，那么它就是属于主闪存的数据。
• 系统存储器：存储BootLoader程序（俗称“刷机”），芯片出厂时自动写入，一般不允许修改。
• 选项字节：存储的主要是FLASH的读保护、写保护、看门狗等配置。下载程序可以不刷新选项字节的内容，从而保持相应配置不变。
• 运行内存SRAM：在程序中定义变量、数组、结构体的地方，类似于电脑的内存条。
• 外设寄存器：初始化各种外设的过程中，最终所读写的寄存器就属于这个区域。
• 内核外设寄存器：就是NVIC和SysTick。由于不是同一个厂家设计，所以专门留出来内核外设的地址空间，和其他外设的地址空间不一样。
• 注：由于stm32是32位的系统，所以寻址空间最大可达4GB（每个地址都代表1Byte），而stm32的存储器硬件最多也就是KB级别的，所以实际上4GB的寻址空间使用率远远低于1%。
  注：上表中前三者存储介质都是FLASH，但是一般说“FLASH”就是代指“主闪存FLASH”，而不是另外两块区域。
  注：上表中后三者存储介质也是SRAM，但是一般将“SRAM”就是代指“运行内存”，“外设寄存器”就直接叫“寄存器”。
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DMA电路框图：?

将从以下加粗的四大部分介绍DMA的电路结构。

• 总线矩阵： 为了高效有条理的访问存储器，设置了总线矩阵。左端是主动单元，拥有存储器的访问权；右端是被动单元，它们的存储器只能被左端的主动单元读写。
• 总线矩阵内部的仲裁器：如果DMA和CPU都要访问同一个目标，那么DMA就会暂停CPU的访问，以防止冲突。但是总线仲裁器仍然会保证CPU得到一半的总线带宽，以确保CPU正常工作。
• 主动单元：

1. Cortex-M3核心（左上角）：包含了CPU和内核外设。剩下的所有东西都可以看成是存储器，比如Flash是主闪存、SRAM是运行内存、各种外设寄存器也都可以看成是一种SRAM存储器。
2. ICode总线：指令总线。加载程序指令。
3. DCode总线：数据总线，专门用来访问Flash。
4. 系统总线：是访问其他东西的。
5. DMA总线：用于访问各个存储器，包括DMA1总线（7个通道）、DMA2总线（5通道）、以太网外设的私有DMA总线。由于DMA要转运数据，所以DMA也有访问的主动权。
6. DMA1、DMA2：各个通道可以分别设置转运数据的源地址和目的地址，所以各个通道可以独立的进行数据转运。

• 仲裁器：调度各个通道，防止产生冲突。虽然多个通道可以独立地转运数据，但是DMA总线只有一条，所以所有的通道都只能 分时复用 这一条DMA总线，若通道间产生冲突，就会由仲裁器根据通道的优先级决定使用顺序。
• AHB从设备：用于配置DMA参数，也就是DMA自身的寄存器。DMA的外设配置寄存器直接连接在了被动单元侧的AHB总线上。所以DMA既是总线矩阵上的主动单元，可以读写各种寄存器；同时也是AHB总线上的被动单元。CPU配置DMA的线路：“系统”总线–>总线矩阵–>AHB总线–>DMA中的AHB从设备。
• 被动单元：

1. Flash：主闪存，只读存储器。若直接通过总线访问(无论是CPU还是DMA)，都只能读取数据而不能写入。若DMA的目的地址为FLASH区域，那么转运就会出错。要想对Flash写入，可以通过“Flash接口控制器”。
2. SRAM：运行内存，通过总线可以任意读写。
3. 各种外设寄存器（右侧两个方框）：需要对比参考手册中的描述，这些寄存器的类型可能为 只读/只写/读写。不过日常主要使用的数据寄存器，都是可以正常读写的。
4. DMA请求： 用于硬件触发DMA的数据转运。“请求”就是“触发”的意思，此线路右侧的触发源是各个外设，所以这个“DMA请求”就是 DMA的硬件触发源，如ADC转换完成、串口接收到数据等信号。

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所以寄存器是一种特殊的存储器，寄存器的两大作用：

1. 存储数据。被CPU或DMA等读写，就像读写运行内存一样。
2. 控制电路。寄存器的每一位都接了一个导线，可以用于控制外设电路的状态，比如置引脚的高低电平、导通或断开开关、切换数据选择器，或者多位结合起来当做计数器、数据寄存器等。

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所以寄存器是连接软件和硬件的桥梁，软件读写寄存器，就相当于在控制硬件的执行。既然外设相当于寄存器，寄存器又是存储器，那么使用DMA转运数据，本质上就是从某个地址取数据，再放到另一个地址去。?

例1：DMA数据转运

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任务是将SRAM数组DataA转运到另一个SRAM数组DataB（存储器到存储器）。

• 下面给出各参数的配置说明：
• 两个站点的参数：外设地址->DataA数组首地址、存储器地址->DataB数组首地址；数据宽度都是8位；为保证数据的一一对应，“外设”和“存储器”都设置为地址自增。
• “方向”参数：默认是“外设”–>“存储器”，当然也可以将方向反过来。
• 传输计数器：数组大小为7，所以计数器为7。
• 自动重装：不需要。
• 触发源：软件触发。由于是“存储器->存储器”的触发，所以不需要等待转运时机。
• 开关控制：最后调用DMA_Cmd开启DMA转运。
• 注：上述为“复制转运”，转运完成后DataA数据不会消失。

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例2：ADC扫描模式+DMA

期望将外设ADC多通道（扫描模式）的数据，依次搬运到SRAM中的ADValue数组中（外设到存储器）。
注意下图左侧给出了ADC的扫描模式示意图，ADC每触发一次，7个通道依次进行ADC数据转换，每个通道转换完成时，都会将转换结果放到ADC_DR数据寄存器中，也就是ADC的所有通道共用一个ADC数据寄存器。所以每个通道转换完成后，都需要DMA立即转运一次，防止新来的通道数据将之前的通道数据覆盖掉。
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• 下面给出各参数的配置说明：
• 起始地址：“外设站点”地址设置为ADC_DR寄存器的地址；“存储器站点”地址为ADValue(SRAM)的首地址。
• 数据宽度：“外设站点”和“存储器站点”都设置为16位(HalfWord)。
• 地址自增：“外设站点”不自增，“存储器站点”自增。
• 方向：“外设”站点为发送端。
• 传输计数器：按照ADC需要扫描的通道数来，即为7。
• 计数器是否自动重装：ADC单次扫描，可以不自动重装；ADC连续扫描，DMA就使用自动重装，此时ADC启动下一轮转换，DMA同时也启动下一轮转运，可以实现同步工作。
• 触发选择：选择硬件触发——ADC单通道转换完成。虽然前面说过，只有当所有通道都转换完成后，才会触发转换完成EOC标志，其余时间没有任何中断/标志，但实际上，硬件中保留了单个通道针对DMA的请求（虽然参考手册只字不提）。

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实验1：DMA数据转运-存储器到存储器?

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main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "OLED.h"
#include "DMA_User.h"
#include "Delay.h"

uint8_t DataA[] = {0x11,0x22,0x33,0x44};//源端数组
uint8_t DataB[] = {0x00,0x00,0x00,0x00};//目的端数组

    
int main(void){
    //OLED显示屏初始化
    OLED_Init();
    OLED_ShowString(1,1,"DataA:");
    OLED_ShowHexNum(1,7,(uint32_t)DataA,8);
    OLED_ShowHexNum(2,1,DataA[0],2);
    OLED_ShowHexNum(2,4,DataA[1],2);
    OLED_ShowHexNum(2,7,DataA[2],2);
    OLED_ShowHexNum(2,10,DataA[3],2);
    OLED_ShowString(3,1,"DataB:");
    OLED_ShowHexNum(3,7,(uint32_t)DataB,8);
    OLED_ShowHexNum(4,1,DataB[0],2);
    OLED_ShowHexNum(4,4,DataB[1],2);
    OLED_ShowHexNum(4,7,DataB[2],2);
    OLED_ShowHexNum(4,10,DataB[3],2);
    
//    //验证存储器映像-注意srm32中地址都是32位的
//    uint8_t aa = 0x66;//存储在运行内存SRAM中
//    const uint8_t bb = 0x55;//存储在Flash中
//    OLED_ShowHexNum(1,1,aa,2);
//    OLED_ShowHexNum(1,4,(uint32_t)&aa,8);//SRAM地址0x2000开头
//    OLED_ShowHexNum(2,1,bb,2);
//    OLED_ShowHexNum(2,4,(uint32_t)&bb,8);//Flash地址0x0800开头
//    OLED_ShowHexNum(3,1,(uint32_t)&ADC1->DR,8);//ADC外设寄存器地址
    
    //DMA 初始化
    DMA_User_Init((uint32_t)&DataA, (uint32_t)&DataB, 4);
    
    while(1){
        //改变数据并显示
        DataA[0]++;
        DataA[1]++;
        DataA[2]++;
        DataA[3]++;
        OLED_ShowHexNum(2,1,DataA[0],2);
        OLED_ShowHexNum(2,4,DataA[1],2);
        OLED_ShowHexNum(2,7,DataA[2],2);
        OLED_ShowHexNum(2,10,DataA[3],2);
        OLED_ShowHexNum(4,1,DataB[0],2);
        OLED_ShowHexNum(4,4,DataB[1],2);
        OLED_ShowHexNum(4,7,DataB[2],2);
        OLED_ShowHexNum(4,10,DataB[3],2);
        Delay_ms(1000);
        
        //转运数据并显示
        DMA_User_Transfer();
        OLED_ShowHexNum(2,1,DataA[0],2);
        OLED_ShowHexNum(2,4,DataA[1],2);
        OLED_ShowHexNum(2,7,DataA[2],2);
        OLED_ShowHexNum(2,10,DataA[3],2);
        OLED_ShowHexNum(4,1,DataB[0],2);
        OLED_ShowHexNum(4,4,DataB[1],2);
        OLED_ShowHexNum(4,7,DataB[2],2);
        OLED_ShowHexNum(4,10,DataB[3],2);
        Delay_ms(1000);
    };
}

?DMA_User.h

#ifndef __DMA_USER_H
#define __DMA_USER_H

void DMA_User_Init(uint32_t AddrA, uint32_t AddrB, uint16_t BuffSize);
void DMA_User_Transfer(void);

#endif

- DMA_User.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

uint16_t DMA_User_BuffSize;//传输计数器

//DMA初始化-DMA1_Channel1-从AddrA到AddrB转运，不使能
void DMA_User_Init(uint32_t AddrA, uint32_t AddrB, uint16_t BuffSize){
    
    DMA_User_BuffSize = BuffSize;
    
    //1.开启RCC
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
    //2.初始化DMA
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    DMA_StructInit(&DMA_InitStructure);
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = AddrA;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc      = DMA_PeripheralInc_Enable;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr     = AddrB;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize     = DMA_MemoryDataSize_Byte;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc          = DMA_MemoryInc_Enable;
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize         = BuffSize;//传输计数器
    DMA_InitStructure.DMA_DIR                = DMA_DIR_PeripheralSRC;//方向：外设作为源端
    DMA_InitStructure.DMA_M2M                = DMA_M2M_Enable;//软件触发
    DMA_InitStructure.DMA_Mode               = DMA_Mode_Normal;//是否使用自动重装
    DMA_InitStructure.DMA_Priority           = DMA_Priority_Medium;//DMA多通道才会用到
    DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
    //3.开关控制使能
    DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);
    //4.开启硬件触发源（按需求选做）
}

//手动触发一次DMA的转运
void DMA_User_Transfer(void){
    //触发转运
    DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);
    DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1,DMA_User_BuffSize);
    DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
    //判断转运完成，并清除相应标志位
    while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1)==RESET);
    DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1);
    DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);
}

实验2：DMA+AD多通道-外设到存储器

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??main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "OLED.h"
#include "ADC_User.h"
    
int main(void){
    uint16_t ADC_value[4] = {0,0,0,0};
    //OLED显示屏初始化
    OLED_Init();
    OLED_ShowString(1,1,"C1:+0.00V");
    OLED_ShowString(2,1,"C2:+0.00V");
    OLED_ShowString(3,1,"C3:+0.00V");
    OLED_ShowString(4,1,"C4:+0.00V");
    
    //ADC扫描模式初始化
    ADC_User_InitMuti((uint32_t)&ADC_value,4);
    ADC_User_Start();
    
    while(1){    
        OLED_ShowFloat(1,4,(float)ADC_value[0]*3.3/4095,1,2);
        OLED_ShowFloat(2,4,(float)ADC_value[1]*3.3/4095,1,2);
        OLED_ShowFloat(3,4,(float)ADC_value[2]*3.3/4095,1,2);
        OLED_ShowFloat(4,4,(float)ADC_value[3]*3.3/4095,1,2);
    };
}

ADC_User.c新增函数

//ADC多通道初始化-ADC1的通道0~3-PA0~PA3共四个通道
void ADC_User_InitMuti(uint32_t AddrB, uint16_t BuffSize){
    //1.开启外设时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//6分频使得ADC时钟为12MHz
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
    //2.配置GPIO
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AIN;//模拟输入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    //3.配置ADC多路开关，选择通道进入规则组
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_1Cycles5);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_1,2,ADC_SampleTime_1Cycles5);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_2,3,ADC_SampleTime_1Cycles5);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_3,4,ADC_SampleTime_1Cycles5);
    //4.配置ADC转换器
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign          = ADC_DataAlign_Right;//数据右对齐
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv   = ADC_ExternalTrigConv_None;//不使用外部触发（软件触发）
    ADC_InitStructure.ADC_Mode               = ADC_Mode_Independent;//独立模式
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel       = BuffSize;//通道总数（非扫描模式，此参数不起作用）
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;//连续转换
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode       = ENABLE;//扫描模式
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
    //5.配置ADC开关控制
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
    //6.进行ADC校准
    ADC_ResetCalibration(ADC1);
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)==SET);
    ADC_StartCalibration(ADC1);
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)==SET);
    //7.开启ADC1硬件触发源
    ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);
    //8.配置DMA
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc      = DMA_PeripheralInc_Disable;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr     = AddrB;//(uint32_t)ADC_Value;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize     = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc          = DMA_MemoryInc_Enable;
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize         = BuffSize;//传输计数器
    DMA_InitStructure.DMA_DIR                = DMA_DIR_PeripheralSRC;//方向：外设作为源端
    DMA_InitStructure.DMA_M2M                = DMA_M2M_Disable;//硬件触发
    DMA_InitStructure.DMA_Mode               = DMA_Mode_Circular;//是否使用自动重装
    DMA_InitStructure.DMA_Priority           = DMA_Priority_Medium;//DMA多通道才会用到
    DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
    //9.DMA开关控制使能
    DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);

}
//记得在头文件中声明