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//北京联合大学实训基地潘峰

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DMA模块

DMA模块简介

所谓DMA就是直接内存存取（Direct Memory Access），是计算机科学中的一种内存访问技术。

以前我们向内存传送数据，都是通过CPU来进行。比如AD完成后，我们要把结果寄存器中的值传送到内存的一个变量中，一种方法就是查询COCO标志位（详见ADC模块一节），一旦置1，就读取结果寄存器并传送。这种方法CPU需要不断查询标志位，耽误时间，降低效率。

我们也可以使用中断的方式，CPU并不需要轮询标志位，而是AD转换完成后触发中断，CPU中断当前的程序，转向执行中断服务程序，在中断服务程序中读取结果寄存器，然后传送到内存中。这种方式虽然省去了轮询的时间消耗，但传送数据仍然是由CPU完成的，如果是大批量数据高速传输的话，频繁的中断也将造成很重的CPU负担，于是就有了DMA。

和轮询方式、中断方式不同的是，DMA是通过DMA控制器接管数据和地址总线，根据事先设定好的源地址和目的地址，以及传送的字节数，将数据自动传送到指定的位置，而不需要CPU的介入，从而CPU的负担大大减轻。如果CPU正在执行指令，DMA控制利用空闲的地址和数据总线完成数据传送，某种程度上说，CPU运算和数据传送是在并行进行的。

在制作智能车的应用中，摄像头组的同学，需要将摄像头采集的数据用最快的速度传送到内存变量中，以采集更多的点。Kinetis芯片的DMA功能这个时候就能发挥重要的作用了。首先我们需要了解一下和Kinetis芯片的DMA功能有关的一些概念。

1．DMA源和DMA通道

在Kinetis芯片中，很多模块都可以请求DMA模块进行数据传送。所谓DMA源，也就是DMA传送请求是谁发出的。以K60DN512Z为例，共有63个DMA源。而DMA源发出的DMA请求并不是直接提交到DMA控制器，而是通过DMA多路复用器的16个DMA通道提交的。需要设置相关的寄存器建立DMA源和DMA通道之间的映射关系。如图错误!文档中没有指定样式的文字。-1所示。

图错误!文档中没有指定样式的文字。-1 DMA多路复用器

2．DMA模块框图

DMA控制模块分为两部分，一个是DMA引擎（eDMA Engine）。一个是DMA传输控制描述符（TCD），如图错误!文档中没有指定样式的文字。-2所示。

图错误!文档中没有指定样式的文字。-2 DMA控制框图

3．DMA描述符

每个通道需要一个32个字节的传输控制描述符用于定义我们想要的数据传送操作。描述符按通道0~通道15的顺序依次存放在DMA模块的内存中。描述符中包含了对应的数据传送的所有信息，主要有源地址，目的地址，传送次数，每次传送的字节数，传送完毕后源

地址和目的地址如何调整等等，当一个通道的DMA传送结束后，源地址和目的地址需要加上各自的调整量回写到TCD中，传送计数也需要重新初始化并回写到TCD中。如表错误!

4．主循环和副循环

数据的传送分为主循环（major loop）和副循环（minor loop）。如何理解这两个概念呢。我们不妨假设用软件来实现有规律的顺序数据传送，使用C语言来实现的话，可以用for循环。好比用两层嵌套的for循环来实现。如使用DMA做同样的工作，过程是相同的，外层的循环又称主循环，即major loop。内层循环称为副循环，即minor loop。major loop 循环一次，可能需要minor loop循环多次。每个minor loop循环都需要DMA源发来请求或者通过软件请求。每个minor loop传送完毕，对应的DMA通道就进入空闲模式，等待下一次DMA 请求。当所有DMA传送完毕，即置DONE标志，并且可以通过设置选择传送完毕是否触发中断。

5．主/副循环链接功能

Kinetis的DMA模块有个功能叫主/副循环链接，就是当一个通道的主循环（Major loop）或副循环（minor loop）结束后，自动链接到另一个通道进行传输。比如你可以用通道0传送AD数据到内存，完毕后，立刻链接到通道1将内存中的数再传送到DAC。如果要使用这个功能，需要设置DMA_TCDn_CSR寄存器或DMA_TCD_CITER寄存器。

6．散/聚模式

Kinetis的DMA模块还有个特殊的功能叫散/聚模式（Scatter/Gather）。在这个模式下，当一个通道的主循环（major loop）传输结束后，由一个指针指向一个内存中的新的传输控制描述符（TCD）的起始地址，DMA控制器将从内存中载入该描述符。这种应用可用在分散存储的内存应用中。多个需要传送的数据块没有按地址连续存放，而是分散存储在内存的不同位置时，可采用这种方式。如果要使用这个功能，需要设置DMA_TCDn_CSR寄存器。7．副循环映射

前面提到，数据的传送分为主循环（major loop）和副循环（minor loop）。一般情况下，每传送一次指定宽度的数据，源地址和目的地址都会加上一个设定好的偏移量，直到这次副循环传送的字节数全部完成，等待下一次DMA请求。当下一次请求到来时，下一次副循环开始传送，访问的源地址或目的地址和上一次都是连续的，如果不希望连续，而是跳过若干字节，可启用副循环映射，并设定好源地址或目的地址的偏移量。