STM32中采用DMA實(shí)現方波的產(chǎn)生和捕獲

1 STM32微控制器介紹
STM32系列微控制器是ST公司基于Cortex-M3內核的高集成度的微控制器。它在性能、價(jià)格、功耗和實(shí)時(shí)性方面樹(shù)立了一個(gè)新的標桿，集成了Cortex-M3內核，以及雙ADC、多用途的通用時(shí)鐘TIMx、RTC、I2C、SPI、UART、CAN、DMA、USB等豐富的外設。其功耗在全速72MHz所有模塊都打開(kāi)時(shí)也僅僅為36 mA，在低功耗模式下其功耗僅為2μA。

2 DMA和TIMx簡(jiǎn)介
STM32系列微控制器均含有DMA和通用時(shí)鐘TIMx模塊。其低端型號中僅包含DMA1，支持7個(gè)通道；高端型號還包括DMA2，支持5個(gè)通道。它的每個(gè)通道可任意指定工作模式，如內存到內存、內存到外設或外設到內存等。當涉及到外設時(shí)，一般是由外設來(lái)觸發(fā)DMA的一次傳輸，如串口收到數據的標志位可觸發(fā)DMA。
DMA的每次傳輸都分為4個(gè)階段：申請仲裁、地址計算、總線(xiàn)存取和應答。除總線(xiàn)存取階段，其他3個(gè)階段都只需要一個(gè)系統周期，并且不占用總線(xiàn)，可在DMA控制器內部并發(fā)地執行?？偩€(xiàn)存取階段，每個(gè)字(4字節)的傳輸需要3個(gè)系統周期。DMA和CPU工作在交替方式下，不會(huì )相互阻塞。DMA各個(gè)通道可獨立設置優(yōu)先級，當訪(fǎng)問(wèn)同一資源時(shí)高優(yōu)先級通道先獲得資源。
DMA的使用比較簡(jiǎn)單，每路DMA僅包括4個(gè)寄存器，用于指定DMA的工作模式、源地址、目標地址和傳輸次數。ST公司提供了很好的驅動(dòng)庫，簡(jiǎn)化了外設的使用，方便閱讀和移植。本文采用庫函數來(lái)展示功能。
其通用時(shí)鐘是很有特色的外圍模塊，可實(shí)現多種復雜的功能。時(shí)鐘模塊內部主要包含一個(gè)計數器和4個(gè)通道的比較／捕獲寄存器。時(shí)鐘可工作在捕獲或比較模式。在捕獲模式下，若有對應的觸發(fā)信號，計數器的值會(huì )保存到比較／捕獲寄存器，并觸發(fā)中斷或DMA；在比較模式下，若計數器的值與比較／捕獲寄存器的值相等，則對外輸出預選設定好的信號，如高電平、低電平或電平反轉等。

3 采用DMA+TIMx實(shí)現多路方波的產(chǎn)生
采用時(shí)鐘的4個(gè)比較／捕獲通道加DMA可以產(chǎn)生出4路不同頻率和占空比的方波。這里為簡(jiǎn)化篇幅，只列出了產(chǎn)生一路方波的代碼?；驹硎牵簩r(shí)鐘的4個(gè)通道設置為反轉模式(即計數器與比較捕獲寄存器相等時(shí)，其對應的CPU引腳電平發(fā)生反轉)，設置計數器為向上計數到0xFFFF的模式；然后預先計算好需要引腳反轉的時(shí)刻，并使能對應通道的DMA請求。這樣，當計數器與比較／捕獲寄存器的值相等時(shí)，由DMA將下一個(gè)需要引腳電平反轉的時(shí)刻送入到比較／捕獲寄存器。
這里將DMA設置為從內存到外設的半字(2個(gè)字節)環(huán)形傳輸。開(kāi)啟DMA全滿(mǎn)和半滿(mǎn)中斷，在中斷處理函數中不斷填充新的時(shí)刻值，即可保證產(chǎn)生的波形不間斷。假設存放時(shí)刻值的緩沖長(cháng)度為N，則每N／2個(gè)點(diǎn)才中斷一次，這樣CPU就不需要頻繁進(jìn)入中斷，執行效率比較高。由此也可以看出，緩沖越大，對中斷響應的實(shí)時(shí)性要求也越低，當然這時(shí)中斷的處理時(shí)間也越長(cháng)。以下為示例代碼：


需要注意的是，比較／捕獲寄存器的預加載功能必須禁止掉。我們需要的是寫(xiě)入比較／捕獲寄存器的值立即與計數器相比較輸出，而無(wú)需等待一個(gè)更新事件。