STM32中DMA實現(xiàn)方式

　　STM32系列微控制器均含有DMA和通用時鐘TIMx模塊。其低端型號中僅包含DMA1，支持7個通道;高端型號還包括DMA2，支持5個通道。它的每個通道可任意指定工作模式，如內(nèi)存到內(nèi)存、內(nèi)存到外設(shè)或外設(shè)到內(nèi)存等。當(dāng)涉及到外設(shè)時，一般是由外設(shè)來觸發(fā)DMA的一次傳輸，如串口收到數(shù)據(jù)的標(biāo)志位可觸發(fā)DMA。
　　DMA的每次傳輸都分為4個階段：申請仲裁、地址計算、總線存取和應(yīng)答。除總線存取階段，其他3個階段都只需要一個系統(tǒng)周期，并且不占用總線，可在DMA控制器內(nèi)部并發(fā)地執(zhí)行?？偩€存取階段，每個字(4字節(jié))的傳輸需要3個系統(tǒng)周期。DMA和CPU工作在交替方式下，不會相互阻塞。DMA各個通道可獨立設(shè)置優(yōu)先級，當(dāng)訪問同一資源時高優(yōu)先級通道先獲得資源。
　　采用時鐘的4個比較/捕獲通道加DMA可以產(chǎn)生出4路不同頻率和占空比的方波。這里為簡化篇幅，只列出了產(chǎn)生一路方波的代碼。基本原理是：將時鐘的4個通道設(shè)置為反轉(zhuǎn)模式(即計數(shù)器與比較捕獲寄存器相等時，其對應(yīng)的CPU引腳電平發(fā)生反轉(zhuǎn))，設(shè)置計數(shù)器為向上計數(shù)到0xFFFF的模式;然后預(yù)先計算好需要引腳反轉(zhuǎn)的時刻，并使能對應(yīng)通道的DMA請求。這樣，當(dāng)計數(shù)器與比較/捕獲寄存器的值相等時，由DMA將下一個需要引腳電平反轉(zhuǎn)的時刻送入到比較/捕獲寄存器。
　　這里將DMA設(shè)置為從內(nèi)存到外設(shè)的半字(2個字節(jié))環(huán)形傳輸。開啟DMA全滿和半滿中斷，在中斷處理函數(shù)中不斷填充新的時刻值，即可保證產(chǎn)生的波形不間斷。假設(shè)存放時刻值的緩沖長度為N，則每N/2個點才中斷一次，這樣CPU就不需要頻繁進入中斷，執(zhí)行效率比較高。由此也可以看出，緩沖越大，對中斷響應(yīng)的實時性要求也越低，當(dāng)然這時中斷的處理時間也越長。以下為示例代碼：
　　需要注意的是，比較/捕獲寄存器的預(yù)加載功能必須禁止掉。我們需要的是寫入比較/捕獲寄存器的值立即與計數(shù)器相比較輸出，而無需等待一個更新事件。
　　采用DMA+TIMx的方式來捕獲上升沿和下降沿時刻，有利于提高系統(tǒng)的實時性和執(zhí)行效率。通過TIMx的捕獲功能將方波的電平跳變時刻記錄在比較/捕獲寄存器中，然后DMA將該值自動傳輸?shù)絻?nèi)存，只有當(dāng)DMA觸發(fā)半滿或全滿事件時CPU才需要進入中斷處理數(shù)據(jù)。通過記錄方波的上升沿和下降沿時刻，然后將兩個時刻相減，進而就能得到所有低沿和高沿的寬度，最后進行后續(xù)的分析處理。這種方式下中斷頻率僅為方波頻率的4/N(N為緩沖區(qū)大小)。
　　測試中STM32系列微控制器工作在36 MHz，可產(chǎn)生出1路最高1.5 MHz的方波，可捕獲1 MHz的方波，而此時CPU的執(zhí)行幾乎不受影響。這里采用DMA來實現(xiàn)方波的產(chǎn)生和捕獲，極大地提高了系統(tǒng)的實時性和執(zhí)行效率，減少了中斷次數(shù)，節(jié)省了寶貴的資源。這種方案也可以用來實現(xiàn)高效的模擬串口。另外，若有多個DMA同時工作，應(yīng)考慮最壞情況下DMA的響應(yīng)時間，以避免錯誤發(fā)生。