STM32的DMA入门指南：让单片机学会“自动搬运“数据
STM32的DMA入门指南：让单片机学会"自动搬运"数据
引言：CPU的烦恼
想象你是一个快递分拣员，每天要手动把成千上万的包裹从卡车搬到仓库。这时候如果有个自动传送带能帮你完成搬运工作，你就可以专心处理更重要的订单核对和异常件处理。在单片机世界里，CPU就扮演着这个"分拣员"的角色，而DMA（直接存储器访问）就是那条神奇的传送带。
一、DMA是什么？
DMA全称Direct Memory Access，中文名"直接存储器访问"。它就像单片机内部的"物流系统"，能让外设（比如ADC、SPI、UART）和内存之间直接传输数据，全程不需要CPU参与搬运工作。
为什么需要DMA？
- 解放CPU：传统方式传输1KB数据需要CPU执行上万条指令，DMA只需配置一次就能自动完成
- 提升效率：传输数据时CPU可以处理其他任务（比如同时控制电机和读取传感器）
- 降低功耗：CPU不用频繁唤醒处理数据搬运，特别适合低功耗场景
二、工作原理三步走
- 配置阶段：告诉DMA要搬运什么数据（源地址、目标地址、数据量）
- 启动传输：CPU发出开始指令后就可以去"摸鱼"了
- 自动搬运：DMA控制器按照预设规则自动完成数据传输，传输完成后可以触发中断通知CPU
三、STM32配置实战（以串口发送为例）
硬件准备
- STM32开发板（以F1系列为例）
- USB转TTL模块
- 杜邦线若干
配置步骤（使用HAL库）
// 1. 定义DMA句柄
DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_tx;// 2. 初始化DMA参数
void DMA_Init(void) {hdma_usart1_tx.Instance = DMA1_Channel4; // 对应USART1_TXhdma_usart1_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH; // 内存到外设hdma_usart1_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; // 外设地址不递增hdma_usart1_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; // 内存地址递增hdma_usart1_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE; // 外设数据宽度hdma_usmart1_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE; // 内存数据宽度hdma_usart1_tx.Init.Mode = DMA_NORMAL; // 普通模式（单次传输）hdma_usart1_tx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW; // 优先级设置HAL_DMA_Init(&hdma_usart1_tx);// 3. 关联DMA到串口__HAL_LINKDMA(&huart1, hdmatx, hdma_usart1_tx);
}// 4. 启动DMA传输
void Send_With_DMA(uint8_t *pData, uint16_t Size) {HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, pData, Size);
}
关键配置项解析
| 配置项 | 作用说明 | 典型值选择 |
|---|---|---|
| Direction | 数据传输方向 | MEM→PERIPH/PERIPH→MEM |
| Memory/Periph Inc | 地址是否自动递增 | ENABLE/DISABLE |
| Data Alignment | 数据宽度对齐 | BYTE/HALFWORD/WORD |
| Mode | 传输模式 | NORMAL（单次）/CIRCULAR（循环） |
| Priority | 通道优先级 | LOW/MEDIUM/HIGH/VERY_HIGH |
四、实际应用场景
场景1：串口持续发送数据
uint8_t big_data[1024] = {0}; // 假设要发送1KB数据// 初始化时配置DMA为循环模式
hdma_usart1_tx.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;// 主循环中只需更新数据
while(1) {update_data(big_data); // 更新要发送的内容// DMA会自动持续发送，无需CPU干预
}
场景2：ADC连续采样
// 配置ADC为DMA连续转换模式
hadc1.Instance->CR2 |= ADC_CR2_DMA;
hadc1.DMA_Handle = &hdma_adc;// 启动ADC+DMA
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, adc_buffer, BUFFER_SIZE);// 现在CPU可以：
// - 处理按键输入
// - 控制LED显示
// - 进行数学计算
// 而ADC会持续采样并存入缓冲区
五、新手常见问题
Q1：DMA和中断可以同时用吗？
A：完全可以！可以在DMA传输完成后触发中断，实现"传输完成通知"功能。
Q2：使用DMA会占用CPU资源吗？
A：传输过程中CPU完全空闲，只有在配置DMA和响应中断时才会短暂占用。
Q3：数据量有限制吗？
A：单个传输最大支持65535个数据（16位计数器），超过需要分段传输。
Q4：调试技巧
- 使用CubeMX生成初始化代码
- 通过内存窗口观察数据传输情况
- 用逻辑分析仪抓取总线信号
六、进阶技巧
- 双缓冲机制：准备两个缓冲区，交替进行数据采集和处理
- 通道优先级：为关键任务分配高优先级DMA通道
- 错误处理：配置DMA错误中断（传输超时、FIFO错误等）
- 结合其他外设：用DMA实现SPI+FLASH的自动读写
结语
DMA就像给单片机装上了智能传送带，让数据搬运这种体力活完全自动化。刚开始配置时可能会觉得参数复杂，但只要记住"三要素"：
- 数据方向（从哪里搬到哪里）
- 地址变化（地址是否自动递增）
- 传输模式（单次还是循环）
就能轻松玩转DMA。实际开发中建议先用CubeMX生成基础代码，再逐步理解每个参数的作用。记住：好的DMA配置，应该像设置自动咖啡机一样——设置一次，享受一整天的便利。