淺談直接存儲器訪問 ( DMA ) 控制器的結構與工作原理

直接存儲器訪問 ( DMA )控制器，可以在內存和/或外設之間傳輸數據，而不需要 CPU 參與每次傳輸。合理利用 DMA 控制器，可以減輕CPU的負擔。

先進的 DMA 控制器，如STMicroelectronics的STM32F4系列中包含的控制器，可以通過靈活的數據流分配和傳輸管理功能進一步減輕 CPU 的負擔。

如圖左側所示，來自8個不同的通道 DMA 請求，并到仲裁器上，從而建立優先級(編號較低的輸入通道，具有較高的優先級)。然后激活最高優先級的傳輸，傳輸到圖中右側的兩個 AHB 主設備（存儲器端口和外設接口），提高了外設到存儲器傳輸的效率。這可能是 DMA 在基于 CPU 的設計中最常見的情況。

圖 1STM32F4系列DMA控制器(圖片來源于STMicroelectronics*)*

為每個路徑分配單獨的 FIFO，如圖1中間所示，允許針對每個外設接口的特性調整 FIFO 特性。例如，FIFO 的閾值級別(請求傳輸的深度)可以單獨設置為 FIFO 大小的?，?或?。這允許低速通道等待，直到FIFO 幾乎滿了才進行傳輸，以最小化開銷。更快的通道會更早地啟動傳輸，可能只有一半大小，以避免FIFO 溢出。

我們來通過一個實例，來看看DMA怎么工作的。

實例：使用STM32 來控制 NeoPixels LED

硬件部分采用STM32 開發板，與 NeoPixelLED、燈帶、矩陣等相連接。



RGB NeoPixels 實際上是 WS2812 智能控制 LED。下面是WS2812 LED 的3字節數據協議的結構，分別代表綠紅藍三個信息。

圖 2 WS2812 LED 的3字節數據協議的結構

使用計時器來PWM控制波形，然后配置DMA使CPU高效并且易于實施。

圖 3 WS2812 LED 的0和1位的計時圖

在軟件中，配置 DMA，選擇了“TIM2_CH3/UP”，將方向改為“內存到外設”。同時，將優先級改為“非常高”，最后保存.ioc 文件，以生成項目代碼。

審核編輯：劉清