Notas de desarrollo de la biblioteca HAL - DMA
DMA (Acceso Directo a la Memoria, por sus siglas en inglés) permite la comunicación directa entre dispositivos de hardware a diferentes velocidades, sin necesidad de depender en gran medida de la carga de interrupciones de la CPU.
Principios básicos
¿Qué es DMA?
DMA proporciona transferencia de datos de alta velocidad entre periféricos/memoria o memoria/memoria sin utilizar los recursos de la CPU.
Como se muestra en la imagen, la serie STM32F4 tiene dos controladores DMA con un total de 12 canales (DMA1 tiene 7 y DMA2 tiene 5). Los controladores DMA comparten el bus de datos del sistema con el núcleo Cortex-M3.
En términos simples, cuando la CPU no desea mover una gran cantidad de datos a otro lugar, o cuando tiene tareas más importantes que atender, puede delegar esta tarea al DMA, y el DMA se encargará de ella o informará a la CPU si surge algún problema.
Escenarios de uso de DMA
- Comunicación serie: es el caso más común, cuando se leen o escriben grandes cantidades de datos desde/hacia un puerto serie, se puede utilizar el DMA. De esta manera, se libera la CPU para tareas más importantes.
- ADC (Conversor Analógico-Digital): generalmente se utiliza el DMA en el modo de exploración de canales cuando se necesita el ADC.
- Lectura/escritura en tarjetas SD: se utiliza el DMA cuando se necesita leer o escribir grandes cantidades de datos en una tarjeta SD.
Direcciones de transferencia DMA
- P2P (De periférico a periférico).
- P2M (De periférico a memoria): se utiliza generalmente para enviar datos de sensores a la microcontroladora a través del puerto serie.
- M2P (De memoria a periférico): se utiliza generalmente para enviar datos desde la microcontroladora a actuadores a través del puerto serie.
- M2M (De memoria a memoria): transferencia interna de datos en el MCU, comúnmente utilizada para transferir datos entre búferes o para leer/escribir datos desde/hacia un búfer. Solo el DMA2 es capaz de realizar operaciones M2M.
Modos de transferencia DMA
- DMA_Mode_Normal (Modo normal): se detiene el DMA después de completar la tarea. Si se necesita realizar otra transferencia, debe iniciarse manualmente.
- DMA_Mode_Circular (Modo circular): modo de transferencia cíclica. Cuando se completa la transferencia, el hardware recargará automáticamente el registro de cantidad de datos de transferencia y realizará la siguiente ronda de transferencia de datos.
Referencia de funciones DMA comunes
Envío de datos por DMA en el puerto serie
Función: Envia datos de la UART especificada mediante DMA. Parámetros:
- UART_HandleTypeDef *huart: Nombre de la UART (por ejemplo: UART_HandleTypeDef huart1 -> huart1).
- *pData: Datos a enviar.
- Size: Número de bytes a enviar.
Ejemplo:
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)Senbuff, sizeof(Senbuff)); // Enviar el array Senbuff a través del puerto serie.
Recepción de datos por DMA en el puerto serie
Función: Recibe datos en la UART especificada mediante DMA. Parámetros:
- UART_HandleTypeDef *huart: Nombre de la UART (por ejemplo: UART_HandleTypeDef huart1 -> huart1).
- *pData: Arreglo para almacenar los datos recibidos.
- Size: Número de bytes a recibir.
Ejemplo:
HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, (uint8_t *)Recbuff, sizeof(Recbuff)); // Recibir datos del puerto serie y almacenarlos en el arreglo Recbuff.
Función de reinicio de DMA en el puerto serie
Function: Resumes DMA transmission Return Value: 0 (resuming) or 1 (resumed successfully)
DMA Serial Transmission Experiment
Configuring DMA in CubeMX
For the configuration of the UART section, please refer to the article HAL Library Development Notes - Serial Communication.
After configuring the USART pins and NVIC interrupts, switch to the DMA Settings tab and configure as shown below:
- Click
Addto add channels (USART1_RX and USART1_TX). - Set the priority of both to
Medium. - DMA transfer mode is set to
Normal. - DMA memory address increments by one byte each time.
Next, in the System Core tab, find DMA and add a MEMTOMEM section as shown below:
Configuring DMA in the Code
/* USER CODE BEGIN Init */
uint8_t Senbuff[] = "Serial Output Message by DMA \r\n"; // Custom string to be sent
/* USER CODE END Init */
......
/* USER CODE BEGIN 3 */
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t *)Senbuff, sizeof(Senbuff));
HAL_Delay(1000);
}
/* USER CODE END 3 */
Flash the program, open a serial assistant, and you will see the custom array being sent in a loop.
References and Acknowledgments
- Advanced Part IV [DMA]
- 【STM32】HAL Library STM32CubeMX Tutorial Eleven - DMA (UART DMA Transmission and Reception)
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