DMA模块详解.pdf

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DMA模块

DMA模块简介

所谓DMA就是直接内存存取（DirectMemoryAccess），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。-1DMA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（eDMAEngine）。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。-2DMA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!
文档中没有指定样式的文字。-1所示，详细含义参考相关寄存器中的内容。
SADDR（源地址）
SOFF（源地址偏移）SMODSSIZEDMODDSIZE
NBYTE（每次DMA请求需要传输的字节数）
SLAST（主循环结束后，源地址调整量）
DADDR（目的地址）
DOFF（目的地址偏移）CITER（传送计数）

DLASTSGA（主循环结束后，目的地址调整量）

BWC0MAJORLINKCHBITER（传送计数初始值）

ESG

DREQ

DONE

START

ACTIVE

INTHALF

INTMAJOR
MAJORELINK

表错误!文档中没有指定样式的文字。-1DMA描述符
4．主循环和副循环
数据的传送分为主循环（majorloop）和副循环（minorloop）。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majorloop。内层循环称为副循环，即minorloop。majorloop循环
一次，可能需要minorloop循环多次。每个minorloop循环都需要DMA源发来请求或者通
过软件请求。每个minorloop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