STM32单片机DMA技术应用：10个实战案例，带你玩转高效数据传输

# 1. DMA技术概述**

**1.1 DMA简介**

DMA（Direct Memory Access）是一种允许外设直接访问内存的硬件技术，无需CPU干预。它通过减少CPU参与数据传输的过程，从而提高系统效率。

**1.2 DMA的工作原理**

DMA控制器是一个独立的硬件模块，负责管理数据传输。它将数据从源地址（如外设寄存器）传输到目标地址（如内存缓冲区），而无需CPU参与。DMA控制器使用DMA请求（DMAREQ）信号从外设获取数据传输请求，并使用DMA应答（DMAACK）信号通知外设传输完成。

# 2. DMA编程基础

### 2.1 DMA寄存器结构

STM32单片机的DMA控制器包含多个寄存器，用于配置和控制DMA传输。主要寄存器包括：

- **DMA_Channelx_CCR**：通道控制寄存器，用于配置DMA通道的传输模式、数据大小、中断使能等参数。
- **DMA_Channelx_CNDTR**：通道数据数量寄存器，用于指定要传输的数据量。
- **DMA_Channelx_CPAR**：通道外设地址寄存器，用于指定外设的地址。
- **DMA_Channelx_CMAR**：通道内存地址寄存器，用于指定内存的地址。

### 2.2 DMA配置和初始化

在使用DMA之前，需要进行配置和初始化。配置过程主要包括以下步骤：

1. **选择DMA通道：**根据外设和传输方向选择合适的DMA通道。
2. **配置DMA寄存器：**设置DMA通道控制寄存器（DMA_Channelx_CCR）、数据数量寄存器（DMA_Channelx_CNDTR）、外设地址寄存器（DMA_Channelx_CPAR）和内存地址寄存器（DMA_Channelx_CMAR）。
3. **使能DMA通道：**设置DMA通道控制寄存器（DMA_Channelx_CCR）中的使能位（EN）为1。

// 配置DMA通道1，从外设传输数据到内存
DMA_Channel1->CCR = DMA_CCR_DIR | DMA_CCR_MINC | DMA_CCR_PSIZE_1 | DMA_CCR_MSIZE_1 | DMA_CCR_CIRC | DMA_CCR_TCIE;
DMA_Channel1->CNDTR = 100; // 要传输的数据量为100
DMA_Channel1->CPAR = (uint32_t)&USART1->DR; // 外设地址
DMA_Channel1->CMAR = (uint32_t)buffer; // 内存地址
DMA_Channel1->CCR |= DMA_CCR_EN; // 使能DMA通道

### 2.3 DMA传输模式

DMA支持多种传输模式，包括：

- **单次传输：**一次性传输指定数量的数据。
- **循环传输：**不断地传输数据，直到传输完成或发生错误。
- **内存到内存传输：**在两个内存区域之间传输数据。
- **外设到内存传输：**从外设传输数据到内存。
- **内存到外设传输：**从内存传输数据到外设。

### 2.4 DMA中断处理

DMA传输完成后或发生错误时，会产生中断。DMA控制器提供了以下中断源：

- **传输完成中断：**当DMA传输完成时触发。
- **半传输完成中断：**当DMA传输了一半数据时触发。
- **传输错误中断：**当DMA传输发生错误时触发。

中断处理程序需要读取DMA中断状态寄存器（DMA_ISR）并清除中断标志位。

// DMA传输完成中断处理程序
void DMA1_Channel1_IRQHandler(void)
{
  // 读取DMA中断状态寄存器
  uint32_t isr = DMA1->ISR;

  // 检查传输完成中断标志位
  if (isr & DMA_ISR_TCIF1)
  {
    // 清除传输完成中断标志位
    DMA1->IFCR |= DMA_IFCR_CTCIF1;

    // 执行传输完成后的操作
  }
}

# 3. DMA实战应用

DMA在实际项目中有着广泛的应用，本章节将通过10个实战案例，详细介绍DMA在不同场景下的应用方式，帮助读者深入理解DMA技术在STM32单片机中的实际应用。

### 3.1 数据传输：从外设到内存

**场景描述：**需要将ADC采集到的数据传输到内存中进行处理。

**DMA配置：**

// 配置DMA通道1，从ADC1传输数据到内存
DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
DMA_InitStruct.Channel = DMA_Channel_1;
DMA_InitStruct.Direction = DMA_DIR_PeripheralToMemory;
DMA_InitStruct.PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;
DMA_InitStruct.MemoryBaseAddr = (uint32_t)data_buffer;
DMA_InitStruct.BufferSize = DATA_SIZE;
DMA_InitStruct.PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStruct.MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStruct.PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word;
DMA_InitStruct.MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Word;
DMA_InitStruct.Mode = DMA_Mode_Circular;
DMA_InitStruct.Priority = DMA_Priority_High;
DMA_InitStruct.FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;
DMA_InitStruct.FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;
DMA_InitStruct.Mem2Mem = DMA_Mem2Mem_Disable;
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStruct);

**逻辑分析：**

* DMA通道1配置为从外设（ADC1）到内存的数据传输模式。
* 数据从ADC1的数据寄存器（DR）传输到内存缓冲区（data_buffer）。
* 传输数据大小为DATA_SIZE个字（16位）。
* 外设地址不递增，内存地址递增。
* 数据传输模式为循环模式，传输完成后自动重新开始传输。
* DMA优先级设置为高，保证数据传输的及时性。

### 3.2 数据传输：从内存到外设

**场景描述：**需要将存储在内存中的数据发送到UART外设进行输出。

**DMA配置：**

// 配置DMA通道2，从内存传输数据到UART1
DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
DMA_InitStruct.Channel = DMA_Channel_2;
DMA_InitStruct.Direction = DMA_DIR_MemoryToPeripheral;
DMA_InitStruct.PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR;
DMA_InitStruct.MemoryBaseAddr = (uint32_t)data_buffer;
DMA_InitStruct.BufferSize = DATA_SIZE;
DMA_InitStruct.PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStruct.MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStruct.PeripheralDataSize =