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嵌入式基础知识-DMA

02/11 08:55
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本篇来介绍DMA的一些基础知识。

1 DMA简介

DMA(Direct Memory Access),中文名为直接内存访问,它是一些计算机总线架构提供的功能,能使数据从附加设备(如磁盘驱动器)直接发送到计算机主板的内存上。对应嵌入式处理器来说,DMA可以提供外设和存储器之间,或存储器与存储器之间的高速数据传输,无须CPU干预,节省了CPU的资源。

1.1 DMA传输的4种情况

DMA涉及的数据传输分为四种情况:

    外设到内存内存到外设内存到内存外设到外设

它们本质上是一样的,都是从内存的某一区域传输到内存的另一区域,外设的数据寄存器本质上就是内存的一个存储单元。

1.2 典型的DMA结构

典型的DMA控制器的结构示意图如下:

DMA控制器内部包含4中寄存器/计数器

    地址寄存器:包括源地址和目的地址寄存器状态寄存器:用于寄存DMA传输前后的状态控制寄存器:用于选择DMA控制器的操作类型、工作方式、传输方向和有关参数字节计数器:用于控制传输数据块的长度

DMA控制器需要连接包括:

    与外设连接:用于接受外设发出的DMA操作请求和在DMA期间对外设进行控制与CPU连接:用于请求总线的控制权与三大总线连接:用于进行总线控制

DMA控制器可以像CPU那样获得总线的控制权,因此可以完成外设与存储器之间的数据高速交换。

如下图,当外设需要与存储器之间进行DMA传输时由DMA控制器提出总线请求,从CPU获得总线授权后,由DMA控制器控制数据的传输。

2 STM32中的DMA

2.1 STM32的DMA资源概述

STM32F103内部有2 个DMA控制器:

    DMA1有7个通道DMA2有5个通道,仅存大容量产品中

每个通道专门用来管理来自于一个或多个外设对存储器访问的请求。

此外,每个DMA还有一个仲裁器来协调各个请求的优先权。

STM32F103中的DMA有以下一些特性:

    独立的源和目标数据区的传输宽度(字节、半字、全字)每个通道都有3个事件标志(DMA 半传输,DMA 传输完成和 DMA 传输出错)存储器和存储器间的传输外设和存储器,存储器和外设的传输闪存SRAM、外设的 SRAM、APB1、APB2 和 AHB 外设均可作为访问的源和目标

2.2 STM32的DMA框图

STM32F103的DMA框图如下:

    ①代表DMA请求:当外设准备通过DMA传输数据时,需先给DMA控制器发送请求。②代表DMA通道:DMA1有7 个,DMA2有 5个,虽然每个通道可以接收多个外设的请求,但是同一时间只能接收一个。③代表总裁器:用于处理当发生多个 DMA 通道请求时的响应顺序。仲裁器管理 DMA 通道请求分为两个阶段:

    • 第一阶段:软件阶段,可以在DMA_CCRx寄存器中设置,有4个等级:非常高,高,中,低第二阶段:硬件阶段,若两个及以上的DMA通道请求设置的优先级一样,则取决于通道编号,越低优先权越高

3 总结

本篇介绍了DMA的一些基础知识,包括DMA传输的4种情况、典型的DMA结构以及STM32的DMA相关基础介绍。

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控制科学与工程硕士,日常分享单片机、嵌入式、C/C++、Linux等学习经验干货~