记录一些 DMA 学习过程中的心得体会，适用于 GD32 或 STM32 平台。从新的视角去理解 DMA 中的…
DMA 的传输模式
DMA 的数据传输有大致可以分为两类，一类是需要请求信号，另一类是不需要请求信号。DMA 的内存到内存模式（M2M）不需要请求信号，外设到内存（P2M）和内存到外设（M2P） 模式需要请求信号。
拿内存拷贝为例，如果只是简单的内存拷贝，那么可以用 DMA 的 M2M 模式，此时数据的拷贝速度仅受限于内部总线的传输速度，这就属于不需要请求信号的 DMA 传输；如果对拷贝的速度有要求，例如需要每隔 10us 拷贝一个数据，那么就需要引入定时器发起请求信号控制拷贝速度，此时 DMA 的传输就与定时器，准确的说是定时器发起的请求信号扯上了关系，这时就不能用 M2M 模式了，应该用 P2M 或 M2P 模式。使用定时器控制 DMA 做内存拷贝情况下，DMA 的外设地址可以指向系统中的任一地址，也就是说，可以指向处理器某一外设的寄存器地址，也可以指向 SRAM/Flash 里的任一地址；同理，此时 DMA 的内存地址也可以指向系统中的任一地址。
DMA 与外设间的数据传输
DMA 与外设间的数据传输可以分成两类，一类是外设支持 DMA，另一类是外设不支持 DMA。外设支持 DMA 是指外设自己能产生 DMA 请求信号，以 GD32F303ZET6 的串口为例，该处理器总共有 5 个串口，其中 UART0 ~ UART3 支持 DMA，UART4 不支持 DMA。也就是说 UART0 ~ UART3 能够自己产生 DMA 请求信号，UART4 并不能产生 DMA 请求信号。
对于支持 DMA 的外设，与 DMA 之间的交互可以有两种选择，一是外设自己产生 DMA 请求信号，请求 DMA 发起一次数据传输；二是外设不发起 DMA 请求信号，而是由其它外设，例如定时器发起 DMA 请求信号，触发数据传输。
对于不支持 DMA 的外设，只能通过其它外设，例如定时器产生 DMA 请求，触发数据传输。
这里我们可以看到，DMA 的请求与外设地址、内存地址并无关系。微处理器中的外设，例如定时器、ADC、DAC 等等，只要是能产生 DMA 请求的，都能用于控制其它外设与 DMA 的交互，使用定时器控制 DMA 传输速度的比较多。
DMA 的数据传输方向
使用 DMA 时，最重要的一点，不要被外设地址和内存地址误导，外设地址和内存地址可以指向系统中任意地址，外设地址并不一定要指向某一寄存器地址，内存地址也不一定非得是指向内存 SRAM 或 Flash。DMA 的数据传输方向并不代表外设的数据传输方向。DMA 数据传输方向为外设到内存，只是说要将数据从外设地址（可以指向任意地址）搬运到内存地址（也可以指向任意地址），并不是说数据一定要从 SRAM 搬运到某一外设的寄存器。以下面这段代码为例。
这是一段串口 DMA 发送数据程序，用于将内存中的一段数据通过串口发送出去。首先声明一点，这段代码是可以正常运行的。这里我故意将外设地址指向了 SRAM/Flash 某一地址，内存地址反而指向了串口数据寄存器地址，数据传输方向设定为外设到内存。同时禁用了内存地址增涨和使能了外设地址增涨。为了能产生 DMA 请求，需要将串口的 DMA 发送开关打开。
这段代码可以正常运行就说明了前边的假设是正确的，外设地址和内存地址实际指向哪里，开发人员可以自由配置。实际应用的时候，外设地址还是要指向外设寄存器，内存地址还是要指向 SRAM/Flash ，方便后续的维护和开发，否则容易出现误解。
//串口发送函数
unsigned int WriteUART0(unsigned char *pBuf, unsigned int len)
{
//DMA初始化结构体
dma_parameter_struct dma_init_struct;
//配置DMA
rcu_periph_clock_enable(RCU_DMA0);
dma_deinit(DMA0, DMA_CH3); //复位DMA通道
dma_init_struct.direction = DMA_PERIPHERAL_TO_MEMORY; //设置DMA数据传输方向（故意设成外设到地址）
dma_init_struct.memory_addr = (uint32_t)&USART_DATA(USART0); //内存地址设置（故意设成 UART 的数据寄存器地址）
dma_init_struct.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_DISABLE; //禁止内存地址增涨
dma_init_struct.memory_width = DMA_MEMORY_WIDTH_8BIT; //内存数据位数设置
dma_init_struct.number = len; //内存数据量设置
dma_init_struct.periph_addr = (uint32_t)pBuf; //外设地址设置（故意设成 SRAM 内地址）
dma_init_struct.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_ENABLE; //使能外设地址增涨
dma_init_struct.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_8BIT; //外设数据位数设置
dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM; //优先级设置
dma_init(DMA0, DMA_CH3, &dma_init_struct); //根据参数初始化
dma_circulation_disable(DMA0, DMA_CH3); //单次传输
dma_memory_to_memory_disable(DMA0, DMA_CH3); //禁用内存到内存
//开启DMA传输
dma_channel_enable(DMA0, DMA_CH3);
//等待传输完成
while(RESET == dma_flag_get(DMA0, DMA_CH3, DMA_FLAG_FTF)){}
//返回实际写入数据的个数
return len;
}在 TI 公司发布的 C28x 架构中，以TMS320F2833x、TMS320F2823x 为例，这类微处理器的 DMA 就没有外设地址和内存地址一说，只设置了源地址和目的地址，数据固定从源地址传输到目的地址。
DMA 请求
现在回过头来看 DMA 与外设间的数据传输，还是以串口为例。我们都知道，串口的传输速度是固定的，以波特率 115200为例，假定一个起始位 + 8 个数据位 + 一个停止位。在 115200 波特率下，每秒钟可以传输 11520 个字节，也就是一个字节需要 86.8us 才能被发送出去。这时候我们不能用 DMA 的 M2M 模式去发送串口数据，因为 M2M 模式下数据传输速度特别快，上一个字节还未传输完成，写一个字节又来了，这时就会造成数据传输错误。所以通过 DMA 发送串口数据时，只能使用 M2P 或 P2M模式。
在 M2P 或 P2M模式下，DMA 的传输依赖于 DMA 请求，外设每发起一次 DMA 请求，DMA 便传输一个数据，可以是 1 个 8 位数据，可以是 1 个 16 位数据，也可以是 1 个 32 位数据。这个 DMA 请求可以是外设自己产生，也可以是其它外设产生。
串口发送数据时，如果打开了 DMA 发送使能开关，那么每发完一个字节就会发出一个 DMA 请求，这个 DMA 请求只会作用于特定的 DMA 通道，对于 GD32F303ZET6，就是 DMA0 的通道 3。注意：这个 DMA 发送使能开关位于 UART 外设，而不是 DMA外设。DMA0 的通道 3 接收到请求后便传输下一个数据，如此循环反复，直至数据发送完成。DMA0 的通道 3 发送完最后一数据后，随即将通道的使能开关关掉，即 DMA 通道的使能开关在数据传输完毕后会自动关闭。因为是写入串口的数据寄存器，所以 UART 会开启一次数据传输，将写入的数据发送出去。数据发送完毕后，因为打开了串口 DMA 发送使能开关，所以 UART 会发起一次 DMA 请求，但此时 DMA 通道处于禁用状态，所以该请求会被忽略（抛弃）。UART 只管发起 DMA 请求，并不关心该请求是否有作用。
这也就是为什么我们是能 DMA 发送串口数据后，printf 函数还能正常使用的原因，printf 函数的移植如下所示。printf 函数每输出一个字节，UART 都会发起一次 DMA 请求，但此时 DMA 通道时关闭的，该请求被忽略（抛弃）。所以只要 DMA 发送期间不调用 printf 函数，单片机就能正常运行。
//重定向 fputc 函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
//发送字符函数，专由fputc函数调用
usart_data_transmit(USART0, (uint8_t) ch);
//等待上一次发送完成
while(RESET == usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_TBE));
return ch;
}综上，如果启用了 M2P 或 P2M模式，那么 DMA 的传输将依赖于 DMA 请求，这个请求可以是外设自己发起，也可以是其它外设产生。DMA 请求只会作用于特定的 DMA 通道，具体是哪个得看芯片的数据手册或参考手册。通常一个 DMA 通道可以对应多个外设，如下所示，DMA0 的通道0 对应着 TIMER1、TIMER3 和 ADC0。一旦 DMA 通道使能，这些外设都可以发起 DMA 请求，触发 DMA 传输。这些外设都会设置有 DMA 传输使能开关，位于外设内部，复位后处于关闭状态。
注意：启用 DMA 传输后，DMA 通道下只能有一个外设发起 DMA 请求，否则会引起传输错误。现在一些高端处理器的 DMA 控制器内部有外设选择器，例如 GD32F470 系列、STM32F4 系列，可以指定只接收某一外设的 DMA 请求，屏蔽掉其它外设的 DMA 请求。使用 GD32F470 系列或 STM32F4 系列时，需要特别注意 ，如果 DMA 开启了单次模式，一旦 DMA 停止工作，与之关联的外设也随之停止工作，此时必须要复位外设和 DMA，并重新初始化才能继续工作。
| DMA0 | Channel０ | Channel１ | Channel２ | Channel３ | Channel４ | Channel5 | Channel6 |
| TIMER0 | – | TIMER0_CH0 | TIMER0_CH1 | TIMER0_CH3 TIMER0_TG TIMER0_CMT | TIMER0_UP | TIMER0_CH2 | – |
| TIMER1 | TIMER1_CH2 | TIMER1_UP | – | – | TIMER1_CH0 | – | TIMER1_CH1 TIMER1_CH3 |
| TIMER2 | – | TIMER2_CH2 | TIMER2_CH3 TIMER2_UP | – | – | TIMER2_CH0 TIMER2_TG | – |
| TIMER3 | TIMER3_CH0 | – | – | TIMER3_CH1 | TIMER3_CH2 | – | TIMER3_UP |
| ADC0 | ADC0 | – | – | – | – | – | – |
| SPI／I2S | – | SPI0_RX | SPI0_TX | SPI1/I2S1_TX | SPI1/I2S1_TX | – | – |
| USART | – | USART2_TX | USART2_RX | USART0_TX | USART0_RX | USART1_RX | USART1_TX |
| I2C | – | – | – | I2C1_TX | I2C1_RX | I2C0_TX | I2C0_RX |
使用定时器触发 DMA 发送串口数据
通过观察 DMA0 各通道请求表，我们可以看到所有通道都可以通过定时器产生 DMA 请求。定时器产生中断请求有几种方式，可以使用更新事件产生（TIMERx_UP），可以使用触发事件产生（TIMERx_TG），定时器的触发事件不仅可以触发 ADC、DAC 转换，也能用于产生 DMA 请求。定时器的比较输出事件（TIMERx_CHx）同样可以用于 DMA 请求。TIMERx_CMT 暂时不知道是什么事件。通常我们会选择使用定时的更新事件或触发事件产生 DMA 请求，因为比较简单。
前边说过，DMA 请求可以是外设自己发起，也可以是其它外设产生，所以我们也可以用 TIMER0 的更新事件触发 DMA 传输，发送串口数据。但为了证明其它通道也可以将数据发送出去，此处选择了 TIMER1 的更新事件。实际使用的时候，只要控制好发送间隙，也可以不用等待 DMA 传输完成，以节省一些 CPU 资源。
//串口配置函数
static void ConfigUART(unsigned int bound)
{
//局部变量
dma_parameter_struct dma_init_struct; //DMA 初始化结构体
timer_parameter_struct timer_initpara; //定时器初始化结构体
//RCU 使能
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA); //使能 GPIOA 时钟
rcu_periph_clock_enable(RCU_TIMER1); //使能 TIMER1 的时钟
rcu_periph_clock_enable(RCU_DMA0); //使能 DMA0 时钟
//配置TX的GPIO
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_9);
//配置USART的参数
rcu_periph_clock_enable(RCU_USART0); //使能串口时钟
usart_deinit(USART0); //恢复默认值
usart_baudrate_set(USART0, bound); //设置波特率
usart_stop_bit_set(USART0, USART_STB_1BIT); //设置停止位
usart_word_length_set(USART0, USART_WL_8BIT); //设置数据字长度
usart_parity_config(USART0, USART_PM_NONE); //设置奇偶校验位
usart_transmit_config(USART0, USART_TRANSMIT_ENABLE); //使能发送
usart_enable(USART0); //使能串口
//配置TIMER1
timer_deinit(TIMER1); //设置 TIMER1 参数恢复默认值
timer_struct_para_init(&timer_initpara); //初始化 timer_initpara
timer_initpara.prescaler = 119; //设置预分频器值，1MHz
timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP; //设置向上计数模式
timer_initpara.period = 1 + (10000000 / bound); //设置自动重装载值
timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1; //设置时钟分割
timer_init(TIMER1, &timer_initpara); //根据参数初始化定时器
timer_enable(TIMER1); //使能定时器
timer_dma_enable(TIMER1, TIMER_DMA_UPD); //定时器更新事件作为 DMA 触发源
//配置DMA
dma_deinit(DMA0, DMA_CH1); //复位 DMA 通道
dma_init_struct.direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPHERAL; //设置 DMA 数据传输方向
dma_init_struct.memory_addr = NULL; //内存地址设置，先为空
dma_init_struct.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE; //内存增长使能
dma_init_struct.memory_width = DMA_MEMORY_WIDTH_8BIT; //内存数据位数设置
dma_init_struct.number = 0; //内存数据量设置，先为 0
dma_init_struct.periph_addr = (uint32_t)(&USART_DATA(USART0)); //外设地址设置
dma_init_struct.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE; //外设地址增长失能
dma_init_struct.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_8BIT; //外设数据位数设置
dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM; //优先级设置
dma_init(DMA0, DMA_CH1, &dma_init_struct); //根据参数初始化
dma_circulation_disable(DMA0, DMA_CH1); //单次传输
dma_memory_to_memory_disable(DMA0, DMA_CH1); //禁用内存到内存
//先禁用 DMA
dma_channel_disable(DMA0, DMA_CH1);
}
//串口发送函数
unsigned int WriteUART0(unsigned char *pBuf, unsigned int len)
{
timer_disable(TIMER1); //禁用触发定时器
timer_counter_value_config(TIMER1, 0); //定时器计数清零
dma_channel_disable(DMA0, DMA_CH1); //禁用DMA
dma_memory_address_config(DMA0, DMA_CH1, (uint32_t)pBuf); //设置内存地址
dma_transfer_number_config(DMA0, DMA_CH1, (uint32_t)len); //设置数据量
dma_channel_enable(DMA0, DMA_CH1); //开启DMA传输
timer_enable(TIMER1); //使能定时器
//等待传输完成
while(RESET == dma_flag_get(DMA0, DMA_CH1, DMA_FLAG_FTF)){}
//返回实际写入数据的个数
return len;
}这个驱动的精髓在于使用定时器以固定的频率产生 DMA 请求，将需要发送的数据写到串口数据寄存器，以达到 DMA 发送串口数据的效果，既避免了 M2M 模式下传输速度过快的尴尬，也不用 CPU 过多的干预。同样的，GD32F303ZET6 的 UART4 不支持 DMA，我们可以用一个定时器产生 DMA 请求，达到 DMA 发送串口数据的目的。
类似的，使用呼吸灯驱动时，我们需要以一定的周期去修改定时器 PWM 的占空比，这部分工作也可以让 DMA 自动完成。我们用 DMA 以同样的频率更新定时器通道 x 捕获/比较寄存器 (TIMERx_CHxCV)，即可实现全自动的呼吸灯。如果 GPIO 支持端口位操作寄存器（GPIOx_BOP），使用 DMA 以一定的频率更新该寄存器，直接操作引脚输出电平，也可以实现呼吸灯的效果。
DMA 做内存拷贝
前边介绍了，DMA 还有另一种工作模式，即内存到内存模式，常常用于内存拷贝，如下列代码表示。如果源缓冲区、目的缓冲区的首地址是4字节对齐，且传输数据量也为4字节对齐的话，可以将外设数据位宽、内存数据位宽均设成 32 位，充分利用 32 位总线的优势，可以将速度提升 4 倍；因为是按字传输的，所以 DMA 传输的数据量要除以 4。
注意：DMA 每个通道都具有 M2M 功能，只要这个通道没有被占用，就可以用于内存拷贝。
//使用 DMA 做内存拷贝
void CopyWithDMA(unsigned char* source, unsigned char* target, unsigned int len)
{
//DMA 初始化结构体
dma_parameter_struct dma_init_struct;
//配置 DMA
rcu_periph_clock_enable(RCU_DMA0); //使能 DMA 时钟
dma_deinit(DMA0, DMA_CH0); //复位 DMA 通道
dma_init_struct.direction = DMA_PERIPHERAL_TO_MEMORY; //设置 DMA 数据传输方向，外设到内存
dma_init_struct.memory_addr = (uint32_t)target; //内存地址设置
dma_init_struct.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE; //使能内存地址增涨
dma_init_struct.memory_width = DMA_MEMORY_WIDTH_8BIT; //内存数据位数设置
dma_init_struct.number = len; //内存数据量设置
dma_init_struct.periph_addr = (uint32_t)source; //外设地址设置
dma_init_struct.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_ENABLE; //使能外设地址增涨
dma_init_struct.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_8BIT; //外设数据位数设置
dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM; //优先级设置
dma_init(DMA0, DMA_CH0, &dma_init_struct); //根据参数初始化
dma_circulation_disable(DMA0, DMA_CH0); //单次传输
dma_memory_to_memory_enable(DMA0, DMA_CH0); //使能内存到内存模式
//开启 DMA 传输
dma_channel_enable(DMA0, DMA_CH0);
//等待传输完成
while(RESET == dma_flag_get(DMA0, DMA_CH0, DMA_FLAG_FTF)){}
}附上测试代码
int main(void)
{
static u8 s_arrSourceBuf[1024];
static u8 s_arrTargetBuf[1024];
unsigned int i, error;
//初始化串口
InitUART0(115200);
//初始化源缓冲区和目的缓冲区
for(i = 0; i < 1024; i++)
{
s_arrSourceBuf[i] = (u8)i;
s_arrTargetBuf[i] = 0;
}
//内存拷贝
CopyWithDMA(s_arrSourceBuf, s_arrTargetBuf, 1024);
//验证
error = 0;
for(i = 0; i < 1024; i++)
{
if(s_arrTargetBuf[i] != s_arrSourceBuf[i])
{
error = 1;
break;
}
}
//验证成功
if(0 == error)
{
printf("Copy ok\r\n");
}
else
{
printf("Fail to copy\r\n");
}
//主循环
while(1)
{
}
}
大佬！关注了！
对DMA请求和地址讲得很细节，支持支持