STM32F429芯片带FIFO的DMA传输实现过程

茶话MCU 2020-09-04 7131

描述

STM32系列芯片都内置DMA外设，其中很多系列的DMA配备了FIFO。这里以STM32F429芯片及开发板为例，演示一下带FIFO的DMA传输实现过程。

大致情况是这样的，我用TIMER1通道1的比较事件触发DMA，将内存数据写进UART5的数据发送寄存器DR，并将UART5的TX/RX脚物理短接，同时开启UART5的DMA接收模式，即DMA将UART5接收到的数据写到指定的接收内存区。下面重点介绍UART5的DMA方式的接收过程。

首先使用STM32CubeMx完成基本配置。

下面是关于TIM1的相关配置，使用通道1的比较事件触发DMA，将内存数据写入UART的发送数据寄存器。为什么还要搞个定时器来触发，其中一个原因是为了后面好演示结果。

STM32F429

下面是关于UART5的基本配置，并开启其接收的DMA传输。此时配置还没有使用FIFO.

STM32F429

添加用户代码。代码基于STM32Cube库而准备，这里发送端发送17个字节数据出来。

STM32F429

我们不妨先看看基于上面不使用FIFO的配置,即使用DMA 直接传输时的运行结果。

STM32F429

在演示基于FIFO的DMA应用结果之前，不妨简单介绍下FIFO的结构以及DMA传输过程中使用它有什么好处。

对于STM32F4来讲，每个DMA stream都有4个字的FIFO可用。它用来暂存来自DMA源端的数据，每当FIFO里存放的数据达到设定的阈值后，数据就会被移走。阈值可以设置为从1个字到4个字的深度。

STM32F429

启用DMA的FIFO可以最大程度地避免数据传输过程中的溢出问题，可以减少DMA对内存的访问次数从而减少总线访问竞争，通过BURST分组传输优化传输带宽以提升芯片性能。利用FIFO,通过对源端/目标端的数据进行打包或拆包以适应不同数据宽度的访问需求.让DMA的使用更为方便灵活.

这里以UART5的数据接收为例。当启用FIFO时，目的端数据宽度可以从字节/半字/字格式自由设置。首先,当UART5的DMA接收配置成下面这样时,即DMA single模式。

STM32F429

FIFO阈值设置为1/4满，即1个字的深度。运行上面代码，我们可看到来自源端的4个Byte被封装成1个word字。数据会按字方式逐一写入内存。【为看效果，我将定时器的触发放慢后做多次截图】

STM32F429

不过，按照上面方式将4个字节封装成一个字的传输过程中如果发生被打断的情况,此时就会遇到数据损坏的风险。因此就引入了DMA BURST传输，或称DMA节拍传输。即几个数据【4/8/16】被封装成1组，或称1个burst,或称1节。在一节内逐个进行数据传输，每个数据的传输相当于1拍。俨如音乐里的节拍，4拍1节、8拍1节之类的。对于每1节内的数据传输，DMA对总线的占用不会被总线矩阵仲裁器解除或打断，以保证每节数据的可靠完成。

我们还是以上面的应用为例，调整配置并开启BURST模式后具体看看。

STM32F429

我对memory端，也就是这里的目的端启用了BURST节拍传输。因为FIFO深度为1个字，每次源端数据刚好达到FIFO阈值水平时，通过1节4拍即可传输完毕，每拍对应1个byte的传输。基于BUSRT模式配置可以实现跟上面Single模式下同样的效果，而且数据传输更有保障。通过下图可以看出DMA按节进行传输，每节传输4个数据。

STM32F429

针对上述应用，我们还可以再次调整burst配置，比如下面的样子：

STM32F429

此时FIFO阈值为2个字，源端Memory的数据访问宽度为半字，Burst大小为4。这样的话，源端数据达到FIFO阈值时，4个半字数据组成1节分四拍传输完成，其中每拍传输半字数据。我们同样看看慢动作后的结果。

STM32F429

顺便提醒下，我们在做基于FIFO的burst模式的DMA传输时，BURST的大小乘以数据大小不得超过设置的FIFO阈值大小，否则会出错。比方以刚才上面的配置来看。

STM32F429

FIFO阈值为2个字，即8字节。数据宽度为半字，即2字节，Burst大小为4。完全合规。

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