嵌入式實驗 之 DMA控制器實驗

2021-09-27 11:16:07 字數 4653 閱讀 1557

【實驗環境】

【實驗步驟】

【思考題】

附錄:dma 庫函式

dma (direct memory access),直接儲存器訪問,是一種可以大大減輕cpu 工作量的資料訪問方式,因而被廣泛地使用。外設工作的時候,除了轉移資料,實質上是不需要核心進行干預的,而如果資料轉移的工作現在也交給了另乙個外設,那麼在該外設進行工作的時候,核心同時還可以進行其它操作。而stm32 的 dma 模組正是以類似外設的形式,新增到 cortex 核心之外,進行資料轉移工作的。

微控制器的硬體系統,通常主要由 cpu(核心)、外設、記憶體(sram)、匯流排等結構組成,在系統工作中,資料經常要在各項裝置之間進行轉移。通常情況下,在轉移資料的過程中會占用 cpu 十分寶貴的資源,所以我們希望 cpu 更多地被用在資料運算或響應中斷之中,而資料轉移的工作交由其它部件完成。dma 恰恰為 cpu 分擔了這部分資料轉移的工作。因為 dma 的存在, cpu 被解放出來,它可以在 dma 轉移資料的過程中同時進行資料運算,響應中斷,大大提高了系統的執行效率。

在 stm32 中,dma 的傳輸模式分為3種:

外設到儲存器的傳輸。

儲存器到儲存器的傳輸。

儲存器到外設的傳輸。

由 dma 控制器掛載在ahb(高階高效能匯流排)上,與核心共享資料匯流排。dma控制器在收到乙個傳輸命令後,開始訪問源位址暫存器中儲存的位址,並載入該位址對應的資料,然後將資料儲存到目標位址暫存器中指定的位址上去。在完成一次資料轉移後,dma內記錄資料總數的暫存器執行一次減一操作,然後根據預先設定的傳輸模式決定是否對源/目標位址進行位移操作。例如,若是從外設(gpio或其他有固定介面的裝置)到儲存器的傳輸,則在執行一次操作後,只需目標位址進行位移,源位址不變;而若是從儲存器到儲存器的傳輸,則需要同時將源位址和目標位址進行位移。

dma_inittypedef結構體引數的配置如下:

typedef

struct

dma_inittypedef;

dma_peripheralbaseaddr:外設位址,設定 dma_cpar 暫存器的值;一般設定為外設的資料暫存器位址,如果是儲存器到儲存器模式則設定為其中乙個儲存器位址。

dma_dir:傳輸方向選擇,可選外設到儲存器、儲存器到外設。它設定dma_ccr 暫存器的 dir[1:0]位的值。 這裡並沒有儲存器到儲存器的方向選擇,當使用儲存器到儲存器時,只需要把其中乙個儲存器當作外設使用即可。

dma_buffersize:設定待傳輸資料數目,初始化設定 dma_***tr 暫存器的值。

dma_peripheralinc:如果配置為 dma_peripheralinc_enable,使能外設位址自動遞增功能,它設定 dma_ccr 暫存器的 pinc 位的值;一般外設都是只有乙個資料暫存器,所以一般不會使能該位。

dma_memoryinc:如果配置為 dma_memoryinc_enable,使能儲存器位址自動遞增功能,它設定 dma_ccr 暫存器的 minc 位的值;我們自定義的儲存區一般都是存放多個資料的,所以要使能儲存器位址自動遞增功能。

dma_peripheraldatasize: 外設資料寬度,可選位元組(8 位)、半字(16位)和字(32位),它設定 dma_ccr 暫存器的 psize[1:0]位的值。

dma_memorydatasize:儲存器資料寬度,可選位元組(8 位)、半字(16 位)和字(32位),它設定 dma_ccr 暫存器的 msize[1:0]位的值。 當外設和儲存器之間傳資料時,兩邊的資料寬度應該設定為一致大小。

dma_mode: dma 傳輸模式選擇,可選一次傳輸或者迴圈傳輸,它設定dma_ccr 暫存器的 circ 位的值。 例程我們的 adc 採集是持續迴圈進行的,所以使用迴圈傳輸模式。

dma_priority:軟體設定通道的優先順序,有 4 個可選優先順序分別為非常高、高、中和低,它設定 dma_ccr 暫存器的 pl[1:0]位的值。 dma 通道優先順序只有在多個 dma 通道同時使用時才有意義,如果是單個通道,優先順序可以隨便設定。

dma_m2m:儲存器到儲存器模式 ,使用儲存器到儲存器時用到設定dma_ccr 的位14 men2men 即可啟動儲存器到儲存器模式。

圖1 實驗程式流程示意圖

keil 5,串列埠助手軟體

實驗場地:

無開啟已經建立好的工程模板,在新建立的工程模板中已經新增五個資料夾,分別命名為user、hardware、system、core、fwlib資料夾,如圖4所示。其中user資料夾存放的是主函式,hardware資料夾存放的是本實驗對應的硬體裝置函式,system存放的是本課程所有實驗通用的函式,core資料夾存放的是啟動檔案,fwlib資料夾存放的是底層驅動函式。在本實驗中,oled模組的裝置函式已經在oled.c的檔案中給出。

圖4 工程模板對應的資料夾

在hardware資料夾下新建兩個檔案,分別為dma.c和dma.h。分別存放dma控制函式與dma標頭檔案,如圖5所示。

圖5 在hardware資料夾下建立dma.c與dma.**件

2.1 開啟程式中的dma.c檔案,首先將dma.**件包含進來。其次對dma_config函式進行編寫,對dma的位址通訊模式等進行配置。

#include

"dma.h"

//包含標頭檔案

void

dma_config

(void

)

2.2 開啟dma.**件,新增dma_config 函式宣告及外部變數。

#ifndef __dma_h

#define __dma_h

#include

"sys.h"

extern uint16_t number_origin;

//引用已經定義的外部變數

extern uint16_t number_target;

//引用已經定義的外部變數

void

dma_config

(void);

//宣告函式

#endif

將工程編譯需要用到的標頭檔案包含進來。

#include

"stm32f10x.h"

//包含系統暫存器定義宣告的標頭檔案

#include

"sys.h"

//包含系統檔案

#include

"delay.h"

//包含延時函式標頭檔案

#include

"dma.h"

//包含dma標頭檔案

定義待轉移的源位址及目標位址。

uint16_t number_origin=

123;

//待轉移的源位址

uint16_t number_target=0;

//待轉移的目標位址

預定義oled螢幕顯示函式。

void

oled_show

(void);

//oled螢幕顯示函式

在主函式中呼叫延時函式與oled初始化函式。

delay_init()

;//呼叫延時函式

oled_init()

;//呼叫oled初始化函式

在主函式中,更新源位址內容並呼叫顯示函式。

int

main

(void

)}

在主函式下面新建oled_show函式,並編寫顯示函式。

void

oled_show

(void

)}

題目1: 下面哪條語句是設定串列埠資料寄存位址?(a)

a:dma_initstructure.dma_peripheralbaseaddr = 0x40004c04;

b:dma_initstructure.dma_dir = dma_dir_peripheraldst;

c:dma_initstructure.dma_peripheralinc = dma_peripheralinc_disable;

d:dma_initstructure.dma_memoryinc = dma_memoryinc_enable;

題目2: 在dma進行資料轉移時,核心可以進行其它操作嗎?(a)

a:可以

b:不可以

題目1:dma的工作意義是什麼?

在轉移資料的過程中會占用 cpu 十分寶貴的資源,所以我們希望 cpu 更多地被用在資料運算或響應中斷之中,而資料轉移的工作交由其它部件完成。dma 正為 cpu 分擔了資料轉移的工作。因為 dma 的存在, cpu 被解放出來,它可以在 dma 轉移資料的過程中同時進行資料運算,響應中斷,大大提高效率。

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