單片機(jī)DMA在UART中的應(yīng)用案例

嵌入式專欄 · 發(fā)表于 2024-9-3 11:45:00

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DMA：Direct Memory Access，直接內(nèi)存訪問(wèn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是內(nèi)存RAM直接和其他設(shè)備（外設(shè)）進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，而不需要CPU參與的一種控制器。

為了減少CPU長(zhǎng)期被占用，提高運(yùn)行效率，DMA就起著關(guān)鍵作用。目前市面上大部分處理器都帶有DMA功能，因此，DMA是一種在嵌入式實(shí)時(shí)任務(wù)處理中常用的功能。

DMA它允許不同速度的硬件裝置來(lái)溝通，而不需要依賴于 CPU 的大量中斷負(fù)載。否則，CPU 需要從來(lái)源把每一片段的數(shù)據(jù)復(fù)制到緩存器，然后把它們?cè)俅螌?xiě)回到新的地方。在這個(gè)過(guò)程中，CPU不能做其他的工作。

DMA優(yōu)點(diǎn)
DMA在系統(tǒng)中的角色好比一個(gè)公司的員工，CPU好比是公司的老板。老板想要寄送一個(gè)快遞到北京，只需要一個(gè)口令安排員工即可，具體填寫(xiě)快遞單號(hào)、物流、派送等一系列工作老板不用關(guān)心。最后快遞被對(duì)方收到，通知一聲老板即可。
回到UART發(fā)送數(shù)據(jù)，同樣的道理，CPU只需要簡(jiǎn)單的操作（“安排任務(wù)”），就可把一串?dāng)?shù)據(jù)包丟給DMA直接發(fā)送，最后發(fā)送完成，收到一個(gè)發(fā)送完成中斷，通知CPU發(fā)送完成即可。
說(shuō)到這里相信大部分人都明白了，老板可以親自開(kāi)車或者坐飛機(jī)送快遞，完成這件事情，但會(huì)耽擱老板很多時(shí)間。
同樣，如果我們使用UART自己發(fā)送，CPU就會(huì)不停仲裁發(fā)送結(jié)果，占據(jù)CPU大量資源。
在RTOS中，特別是有大量任務(wù)需要處理的時(shí)候，UART使用DMA發(fā)送就會(huì)帶來(lái)很大方便。使用裸機(jī)運(yùn)行的相同，尤為突出。
單片機(jī)DMA在UART中的應(yīng)用案例
今天結(jié)合RL78系列單片機(jī)給大家講講DMA在UART中的應(yīng)用。

打開(kāi)DMA0的配置界面如下，首先要確定DMA0的傳送方向，其次選擇外設(shè)SFR寄存器，以及RAM的地址和指定DMA0傳送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，第三要設(shè)置DMA0的觸發(fā)源。DAM1的設(shè)置和DMA0是相同的，根據(jù)應(yīng)用需求，進(jìn)行相應(yīng)的配置。

UART的配置比較簡(jiǎn)單，在此不在累述，配置好后，點(diǎn)擊“code generator”，生成對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)代碼，順便說(shuō)，自動(dòng)生產(chǎn)的串口API函數(shù)是沒(méi)有__far類型的，但是實(shí)際測(cè)試的時(shí)候，發(fā)送的數(shù)據(jù)可能是錯(cuò)誤的，因?yàn)槎x的數(shù)據(jù)buffer可能不在鏡像區(qū)，這樣會(huì)導(dǎo)致傳送的地址是錯(cuò)誤的，所以為避免類似的情況發(fā)生，建議在如下地方修改為_(kāi)_far類型。

定義好接收數(shù)據(jù)的uart_buf[10], 并把數(shù)據(jù)buffer的地址給到DRA0，如下，DMA0被觸發(fā)后，會(huì)把在SFR接收到的數(shù)據(jù)直接送給uart_buf[10]。

通過(guò)DMA1發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，也是一樣，要發(fā)送數(shù)據(jù)的buffer的地址賦給DRA1，DMA1被觸發(fā)后，會(huì)把RAM buffer的數(shù)據(jù)送給SFR進(jìn)行發(fā)送。

在主函數(shù)main里，初始化相關(guān)的函數(shù)，如下。

連接好硬件，并把生成的.mot文件下載到MCU里，通過(guò)串口助手給MCU發(fā)送8個(gè)字符數(shù)據(jù)“12345678”，在應(yīng)用程序里沒(méi)有對(duì)接收的SFR數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的情況下，通過(guò)DMA0會(huì)把接收到SFR的8個(gè)數(shù)據(jù)送到指定的buffer 里，經(jīng)檢查結(jié)果，數(shù)據(jù)接收正確。