详述单片机DMA工作原理

嵌入式专栏

关注+星标公众号，不错过精彩内容来源 | 网络
DMA，全称Direct Memory Access，即直接存储器访问。
DMA传输将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间，提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。
我们知道CPU有转移数据、计算、控制程序转移等很多功能，系统运作的核心就是CPU，
CPU无时不刻的在处理着大量的事务，但有些事情却没有那么重要，比方说数据的复制和存储数据，如果我们把这部分的CPU资源拿出来，让CPU去处理其他的复杂计算事务，是不是能够更好的利用CPU的资源呢？
因此：转移数据（尤其是转移大量数据）是可以不需要CPU参与。比如希望外设A的数据拷贝到外设B，只要给两种外设提供一条数据通路，直接让数据由A拷贝到B 不经过CPU的处理，

uzicvoy4a5564093770854.png

　DMA就是基于以上设想设计的，它的作用就是解决大量数据转移过度消耗CPU资源的问题。有了DMA使CPU更专注于更加实用的操作–计算、控制等。
DMA定义：DMA用来提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。无须CPU的干预，通过DMA数据可以快速地移动。这就节省了CPU的资源来做其他操作。
DMA传输方式DMA的作用就是实现数据的直接传输，而去掉了传统数据传输需要CPU寄存器参与的环节，主要涉及四种情况的数据传输，但本质上是一样的，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）。四种情况的数据传输如下：
外设到内存内存到外设内存到内存外设到外设DMA传输参数我们知道，数据传输，首先需要的是1 数据的源地址 2 数据传输位置的目标地址 ，3 传递数据多少的数据传输量 ，4 进行多少次传输的传输模式 DMA所需要的核心参数，便是这四个
当用户将参数设置好，主要涉及源地址、目标地址、传输数据量这三个，DMA控制器就会启动数据传输，当剩余传输数据量为0时 达到传输终点，结束DMA传输 ，当然，DMA 还有循环传输模式 当到达传输终点时会重新启动DMA传输。　　
也就是说只要剩余传输数据量不是0，而且DMA是启动状态，那么就会发生数据传输。　　

wrspxkmwufu64093770954.png

DMA的主要特征每个通道都直接连接专用的硬件DMA请求，每个通道都同样支持软件触发。这些功能通过软件来配置；
在同一个DMA模块上，多个请求间的优先权可以通过软件编程设置（共有四级：很高、高、中等和低），优先权设置相等时由硬件决定（请求0优先于请求1，依此类推）；独立数据源和目标数据区的传输宽度（字节、半字、全字），模拟打包和拆包的过程。源和目标地址必须按数据传输宽度对齐；支持循环的缓冲器管理；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），这3个事件标志逻辑或成为一个单独的中断请求；存储器和存储器间的传输、外设和存储器、存储器和外设之间的传输；闪存、SRAM、外设的SRAM、APB1、APB2和AHB外设均可作为访问的源和目标；可编程的数据传输数目：最大为65535。STM32少个DMA资源？对于大容量的STM32芯片有2个DMA控制器 两个DMA控制器，DMA1有7个通道，DMA2有5个通道。每个通道都可以配置一些外设的地址。
①DMA1 controller
从外设（TIMx[x=1、2、3、4]、ADC1、SPI1、SPI/I2S2、I2Cx[x=1、2]和USARTx[x=1、2、3]）产生的7个DMA请求，通过逻辑或输入到DMA1控制器 其中每个通道都对应着具体的外设：

hob4hjzd1je64093771054.png

4ctma5cmovw64093771154.png

② DMA2 controller
从外设（TIMx[5、6、7、8]、ADC3、SPI/I2S3、UART4、DAC通道1、2和SDIO）产生的5个请求，经逻辑或输入到DMA2控制器，其中每个通道都对应着具体的外设：

2feplbvqeoc64093771254.png

xpqtdyuyjvp64093771355.png

这些在下方系统框图中也可以清晰地看到
DMA工作系统框图

ow01rw2gdvz64093771455.png

上方的框图，我们可以看到STM32内核，存储器，外设及DMA的连接，这些硬件最终通过各种各样的线连接到总线矩阵中，硬件结构之间的数据转移都经过总线矩阵的协调，使各个外设和谐的使用总线来传输数据。我们对他来进行一点一点的分析：
下面看有与没有DMA的情况下，ADC采集的数据是怎样存放到SRAM中的？
没有DMA
1.如果没有DMA,CPU传输数据还要以内核作为中转站，比如要将ADC采集的数据转移到到SRAM中，这个过程是这样的：
内核通过DCode经过总线矩阵协调，从获取AHB存储的外设ADC采集的数据，
然后内核再通过DCode经过总线矩阵协调把数据存放到内存SRAM中。