DMA

1. DMA直接存储器存取

• DMA（Direct Memory Access）直接存储器存取
• DMA可以提供外设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

外设—般指的是外设的数据寄存器DR，Data Register，比如ADC的数据寄存器、串口的数据寄存器等等；这里存储器，指的就是运行内存SRAM和程序存储器Flash，是我们存储变量数组和程序代码的地方。

• 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

意思就是每个DMA的通道，它的硬件触发源是不一样的。你要使用某个外设的硬件触发源。就得使用它连接的那个通道，而不能任意选择通道。

• STM32F103C8T6 DMA资源：DMA1（7个通道）

这里如果DMA进行的是存储器到存储器的数据转运，比如我们想把Flash里的—批数据，转运到SRAM里去，那就需要软件触发了。使用软件触发之后，DMA就会—股脑地把这批数据。以最快的速度，全部转运完成，这也时我们想要的效果。

那如果DMA进行的是外设到存储器的数据转运，就不能—股脑地转运了，因为外设的数据是有一定时机的，所以这时我们就需要用硬件触发。比如转运ADC的数据，那就需要等到ADC每个通道AD转换完成后，硬件触发一次DMA，之后DMA再转运，触发一次转运一次，这样数掘才是正确的，才是我们想要的效果。

我们来看一下STM32的存储器映像，既然DMA是在存储器之间进行数据转运的，那我们就应该要了解一下，STM32中都有哪些存储器，这些存储器又是被安排到了哪些地址上，这就是存储器映像的内容。

在这个表里，无论是Flash，还是SRAM，还是外设寄存器，它们都是存储器的一种，包括外设寄存器，实际上也是存储器。在DMA简介中，我们说的是外设到存储器，存储器到存储器，本质上其实都是存储器之间的数据转运，说成外设到存储器，只不过是STM32它特别指定了可以转运外设的存储器而已。

左上角这里是Cortex-M3内核，里面包含了CPU和内核外设等等，剩下的这所有东西，你都可以把它看成是存储器，所以总共就是CPU和存储器两个东西。Flash是主闪存，SRAM是运行内存，各个外设，都可以看成是寄存器，也是一种SRAM存储器。

寄存器是一种特殊的存储器，一方面，CPU可以对寄存器进行读写，就像读写运行内存一样，另一方面，寄存器的每一位背后，都连接了一根导线，这些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、导通和断开开关、切换数据选择器，或者多位组合起来，当做计数器、数据寄存器等等。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。

回到这里，既然外设就是寄存器，寄存器就是存储器，那使用DMA进行数据转运，就都可以归为一类问题了。就是从某个地址取内容，再放到另一个地址去。

为了高效有条理地访问存储器，这里设计了一个总线矩阵，总线矩阵的左端，是主动单元，也就是拥有存储器的访问权，右边这些，是被动单元，它们的存储器只能被左边的主动单元读写。主动单元这里，内核有DCode和系统总线，可以访问右边的存储器，其中DCode总线是专门访问Flash的，系统总线是访问其他东西的。

另外，由于DMA要转运数据，所以DMA也必须要有访问的主动权。那主动单元，除了内核CPU，剩下的就是DMA总线了。这里DMA1有一条DMA总线，DMA2也有一条DMA总线，下面这还有一条DMA总线，这是以太网外设自己私有的DMA，这个可以不用管的。

在DMA1和DMA2里面，可以看到，DMA1有7个通道，DMA2有5个通道，各个通道可以分别设置它们转运数据的源地址和目的地址，这样它们就可以各自独立地工作了。

接着下面这里有个仲裁器，这个是因为，虽然多个通道可以独立转运数据，但是最终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。如果产生了冲突，那就会由仲裁器，根据通道的优先级来决定谁来使用。

另外在总线矩阵这里，也会有个仲裁器，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。不过总线仲裁器，仍然会保证CPU得到一半的总线带宽，使CPU也能正常的工作。

下面这里是AHB从设备，也就是DMA自身的寄存器，因为DMA作为一个外设，它自己也会有相应的配置寄存器，这里连接在了总线右边的AHB总线上，所以DMA，即是总线矩阵的主动单元，可以读写各种存储器，也是AHB总线上的被动单元。CPU通过这一条线路，就可以对DMA进行配置了。

接着继续看这里，是DMA请求，请求就是触发的意思，这条线路右边的触发源，是各个外设，所以这个DMA请求就是DMA的硬件触发源。比如ADC转换完成、串口接收到数据，需要触发DMA转运数据的时候，就会通过这条线路，向DMA发出硬件触发信号，之后DMA就可以执行数据转运的工作了。这就是DMA请求的作用。

到这里，有关DMA的结构就讲的差不多了，其中包括：用于访问各个存储器的DMA总线；内部的多个通道，可以进行独立的数据转运；仲裁器，用于调度各个通道，防止产生冲突；AHB从设备，用于配置DMA参数；DMA请求，用于硬件触发DMA的数据转运，这就是这个DMA的各个部分和作用。

2. DMA基本结构

在这个图里，这两部分就是数据转运的两大站点了，左边是外设寄存器站点，右边是存储器站点，包括Flash和SRAM。

DMA的数据转运，可以是从外设到存储器，也可以从存储器到外设，具体是向左还是向右，有一个方向的参数，可以进行控制。

另外，还有一种转运方式，就是存储器到存储器，比如Flash到SRAM或者SRAM到SRAM，这两种方式。由于Flash是只读的，所以DMA不可以进行SRAM到Flash，或者Flash到Flash的转运操作。

然后我们继续看这两边的参数，既然要进行数据转运，那肯定就要指定从哪里转到哪里，具体怎么转了，所以外设和存储器两个站点，就都有3个参数。

第一个是起始地址，有外设端的起始地址，和存储器端的起始地址，这两个参数决定了数据是从哪里来，到哪里去的。

之后第二个参数是数据宽度，这个参数的作用是，指定一次转运要按多大的数据宽度来进行，它可以选择字节Byte (字节就是8位，uint8_t) 、半字HalfWord(半字是16位，uint16_t)和字Word(字是32位，uint32_t)，比如转运ADC的数据，ADC的结果是uint16_t这么大，所以这个参数就要选择半字，一次转运一个uint16_t，这样才对。

然后第三个参数，是地址是否自增，比如ADC扫描模式，用DMA进行数据转运，外设地址是ADC_DR寄存器，寄存器这边，显然地址是不用自增的，如果自增，那下一次转运就跑到别的寄存器那里去了，存储器这边，地址就需要自增，每转运一个数据后，就往后那个坑，要不然下次再转就把上次的覆盖掉了。这就是地址是否自增的作用，就是指定，是不是要转运一次挪个坑，这个意思。

在STM32手册里，所说的存储器，一般是特指Flash和SRAM，不包含外设寄存器。外设寄存器，他一般直接称作外设，所以就是外设到存储器，存储器到存储器，这样来描述。虽然我们刚才说了，寄存器也是存储器的一种，但是STM32还是使用了外设和存储器来作为区分，这个注意一下描述方法的不同。

接着往下面看，传输计数器，是用来指定，我总共需要转运几次的。这个传输计数器是一个自减计数器，比如你给它写一个5，那DMA就只能进行5次数据转运，转运过程中，每转运一次，计数器的数就会减1，当传输计数器减到0之后，DMA就不会再进行数据转运了。

另外，它减到0之后，之前自增的地址，也会恢复到起始地址的位置，以方便之后DMA开始新一轮的转运。

在传输计数器的右边，有一个自动重装器，这个自动重装器的作用就是，传输计数器减到0之后，是否要自动恢复到最初的值。比如最初传输计数器给5，如果不使用自动重装器，那转运5次后，DMA就结束了，反之，计数器减到0后，就会立即重装到初始值5。

这个就是自动重装器，它决定了转运的模式，如果不重装，就是正常的单次模式，如果重装，就是循环模式。比如如果你想转运一个数组，那一般就是单次模式；如果是ADC扫描模式+连续转换那为了配合ADC。DMA需要使用循环模式。

这一块，就是DMA的触发控制了。触发，就是决定DMA需要在什么时机进行转运的。触发源，有硬件触发和软件触发，具体选择哪个，由M2M这个参数决定，M2M就是Memory to Memory (存储器到存储器)。

当我们给M2M位1时，DMA就会选择软件触发，软件触发一般适用于存储器到存储器的转运，因为存储器到存储器的转运，是软件启动、不需要时机，并且想尽快完成的任务。所以上面这里，M2M位给1，就是软件触发，就是应用在存储器到存储器转运的情况。

当M2M位给0，那就是使用硬件触发了。硬件触发源可以选择ADC、串口、定时器等等。使用硬件触发的转运，一般都是与外设有关的转运。这些转运需要一定的时机，比如ADC转换完成、串口收到数据、定时时间到等等，所以需要使用硬件触发，在硬件达到这些时机时，传一个信号过来，来触发DMA进行转运，这就是硬件触发。

3. 基于DMA基本结构的一些问题

问题1：那如何进行存储器到存储器的数据转运，方向反过来可以吗？

如果要进行存储器到存储器的数据转运。那我们就需要把其中一个存储器的地址，放在外设的这个站点，这样就能进行存储器到存储器的转运了。只要你在外设起始地址里写Flash或者SRAM的地址，那它就会去Flash或SRAM找数据。这个站点虽然叫外设寄存器，但是它就只是个名字而已。甚至你可以在外设站点写存储器的地址，存储器站点写外设的地址，然后方向参数给反过来，这样也是可以的，只是ST公司给它起了这样的名字而已。你也可以把它叫做站点A、站点B从A到B或者从B到A转运数据。

问题2：在DMA中软件触发的执行逻辑？和外部中断、ADC的软件触发有什么区别？

这个软件触发并不是调用某个函数一次，触发一次，它这个软件触发的执行逻辑是，以最快的速度，连续不断地触发DMA，争取早日把传输计数器清零，完成这一轮的转换。所以这里的软件触发，和我们之前外部中断和ADC的软件触发可能不太一样，你可以把它理解成连续触发，那这个软件触发和（自动重装器）循环模式，不能同时用。因为软件触发就是想把传输计数器清零，循环模式是清零后自动重装，如果同时用的话，那DMA就停不下来了，这就是软件触发。

问题3：DMA的转运条件？

DMA进行转运，有几个条件，第一，就是开关控制，DMA_Cmd必须使能；第二，就是传输计数器必须大于0；第三，就是触发源，必须有触发信号。触发一次，转运一次，传输计数器自减一次，当传输计数器等于0，且没有自动重装时。这时无论是否触发，DMA都不会再进行转运了，此时就需要DMA_Cmd，给DISABLE，关闭DMA，再为传输计数器写入一个大于0的数,再DMA_Cmd，给ENABLE，开启DMA，DMA才能继续工作。

注意一下，写传输计数器时，必须要先关闭DMA，再进行，不能在DMA开启时，写传输计数器，这是手册里的规定。