STM32单片机DMA编程：5个实战案例，提升数据传输效率的利器

# 1. DMA概述**

DMA（直接存储器访问）是一种硬件机制，允许外设直接与存储器进行数据传输，而无需CPU的干预。它可以显著提高数据传输效率，减少CPU负载。

DMA控制器负责管理数据传输，它具有以下特点：

- **独立性：**DMA控制器可以独立于CPU工作，在CPU执行其他任务时进行数据传输。
- **高效率：**DMA传输速度通常比CPU直接传输快得多，因为DMA控制器使用专用的硬件电路进行数据传输。
- **低CPU负载：**DMA控制器接管数据传输任务，从而释放CPU，使其可以专注于其他任务。

# 2. DMA编程基础

### 2.1 DMA控制器架构和工作原理

DMA（直接内存访问）控制器是一种硬件外设，它允许外设直接与内存进行数据传输，无需CPU的干预。STM32单片机中的DMA控制器具有以下架构：

- **DMA请求器（DMA Requestor）**：外设或其他硬件模块，当需要进行数据传输时，会向DMA控制器发出请求。
- **DMA通道（DMA Channel）**：DMA控制器中的独立通道，用于处理特定外设或内存区域的数据传输。
- **DMA控制器（DMA Controller）**：负责管理DMA传输，包括配置通道、启动传输和处理中断。

DMA控制器的基本工作原理如下：

1. **请求**：当DMA请求器需要进行数据传输时，它会向DMA控制器发送一个请求。
2. **分配通道**：DMA控制器分配一个空闲的DMA通道给该请求。
3. **配置通道**：DMA控制器根据请求者的要求，配置DMA通道的寄存器，包括源地址、目标地址、传输大小和传输模式等。
4. **启动传输**：DMA控制器启动数据传输。
5. **中断**：当数据传输完成或发生错误时，DMA控制器会触发一个中断。

### 2.2 DMA通道配置和数据传输机制

DMA通道配置是DMA编程的关键步骤。以下是一些重要的DMA通道配置寄存器：

- **源地址寄存器 (SAR)**：存储源地址，即数据要从哪里读取。
- **目标地址寄存器 (DAR)**：存储目标地址，即数据要写入到哪里。
- **传输大小寄存器 (DCR)**：指定要传输的数据量。
- **控制寄存器 (CCR)**：配置传输模式、中断使能和优先级等参数。

DMA数据传输机制支持以下模式：

- **基本传输**：一次性传输指定数量的数据。
- **循环传输**：重复传输指定数量的数据，直到传输大小寄存器中的值变为0。
- **增量传输**：在每次传输后，源地址或目标地址自动递增或递减。

### 2.3 DMA中断处理和故障排除

DMA中断处理对于确保数据传输的可靠性和效率至关重要。DMA控制器提供了以下中断：

- **传输完成中断**：当数据传输完成时触发。
- **半传输完成中断**：当传输大小寄存器中的值减半时触发。
- **传输错误中断**：当发生传输错误时触发。

在DMA中断处理程序中，通常需要执行以下操作：

1. **清除中断标志**：清除DMA中断标志寄存器中的中断标志位。
2. **检查传输状态**：检查DMA通道状态寄存器，以确定传输是否成功完成。
3. **处理数据**：如果传输成功，处理传输的数据。
4. **重新配置通道**：如果需要，重新配置DMA通道，以进行后续传输。

DMA故障排除是DMA编程中至关重要的一部分。以下是一些常见的DMA故障：

- **传输失败**：检查DMA通道状态寄存器，以确定传输是否失败。可能的原因包括源地址或目标地址错误、传输大小错误或传输错误。
- **中断异常**：检查DMA中断标志寄存器，以确定是否发生了意外中断。可能的原因包括中断使能错误或中断服务程序错误。

# 3. DMA实战案例

### 3.1 外设与存储器之间的DMA传输

DMA在外设与存储器之间的传输中扮演着重要的角色，可以大大提高数据传输效率。本节将介绍两种常见的DMA传输场景：USART与SRAM之间的DMA传输和SPI与SDRAM之间的DMA传输。

#### 3.1.1 USART与SRAM之间的DMA传输

USART与SRAM之间的DMA传输可以实现串口数据的高速接收和发送。以下代码展示了如何配置DMA进行USART与SRAM之间的传输：

// 初始化DMA通道
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_4;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)buffer;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = BUFF_SIZE;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circ