请问，如何高效的使用单片机的DMA？【恢复】

ifree64

我对DMA的理解是：

它用于把CPU从忙等待的数据传输中解脱出来，使得CPU可以利用数据传输的时间来执行其他操作。



使用DMA以前，代码也许是这样：



for(i = 0; i < 512; ++i){

    while(数据没有准备好);    // 等待

    *buff++ = 数据源；

}

处理buff中的数据；



在把数据传输到buff这个过程中，cpu在忙等待，或者即便没有等待也要由cpu来完成把数据源拷贝到buff这个任务。

但是，如果使用DMA来传输数据就可以节约下这些CPU时间。



使用DMA的代码也许是这样：



设置DMA传输的数据源地址；

设置DMA传输的数据目标地址；

设置传输数据的数目；

启动DMA传输；

等待DMA传输完毕；               // ？？我的疑问在这里

处理数据；





如果用while循环来等待DMA传输完毕，那么CPU时间仍然浪费了。正确的做法应该是DMA传输的过程中，CPU去做其他的事情。如果有操作系统，可能这里就是一个阻塞自己的系统调用，操作系统进行任务的切换做其他的事情去了，等到DMA完成再由操作系统把自己给唤醒。另外一方面，如果没有其他事情需要做，用不用DMA都是没有关系的。对吗？



这样来看，是不是说要发挥DMA的价值，就得给单片机移植一个操作系统，进行任务的管理？



谢谢了。

rainyss

【12楼】 ifree64 

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 谢谢rainyss 



但是，如果我说错了希望你能给我指正，比如我把什么原理性的东西给混淆了。 

我是觉得你说错了，而且我说出了我的论据。 







你说的那个是分级总线.老式PC用的是单一总线,DMA传输时,整个DMA传输周期完成前CPU是不能工作的,因为总线被DMA锁住,CPU不能取指.现代PC结构改进了一些,采用了分级,但在一般的小系统里用分级总线不现实.





至于不同意我的观点也无所谓,你去用就好了,别光磨嘴皮子,嘴上争赢了又有什么用呢?动手才是硬道理.

418425051

七楼：

DMA在传输的时候要占用总线,所以CPU是不能动的.CPU不是在死循环等待,而是完全当机中,直到传完.之所以要用DMA,不是因为DMA不占CPU,而是因为DMA的传输比通过CPU中转要快几十倍上百倍---不然PC里要几GB的总线带宽来干什么? 

DMA只在传大块的数据时有才优势,在一般的小单片机系统里用DMA,几乎没有意义. 



不敢苟同



１.M3使用的总线机制使DMA的数据传送（使用AHB）和cpu的取指（使用I-CODE）可以并发操作！



2.大部分时间DMA是进行外设传送（APB to AHB）。也就是说在一个DMA周期内AHB总会有一个空闲周期提供给cpu访问AHB。



3.在极端情况下。即使用DMA和CPU同时进行内存复制。cpu将因为得不到APB响应而挂起。



11楼：

唉...8楼的...倒不是我要否认你的话,但有些原理性的东西不要混淆的好.建议重新看看计算机原理的书吧.至于DMA运作的同时CPU还可以工作,书上也有解释的. 



re：书上的永远都是落后的知识！建议看看 版主bluelucky 的新书！收获会很大！

zxq6

谢谢。

andydriver

看晕了

其实你可以把DMA看成是一个功能单一的CPU(传输数据),所以它不会占用cpu资源,而是占用总线资源.

基本原理是,dma传输时,会向cpu申请总线,如果有空,得到总线开始传输,这时cpu不一定是啥都不干的,它可以译码,执行等等,当它需要使用总线时只好等待上次dma完成(这时cpu才是挂着的)

那么dma传输对cpu到底有多大影响呢,这个要看dma的模式了

一般我们用的都是,dma每个读写周期完(就是每传输完一个字节/半字/字),cpu都有机会得到总线,所以这种情况下,dma会使cpu慢一点,慢多少很难说,一般不大.这就显示了dma的优点,充分利用总线资源

还有一种dma模式,它会在整个传输过程中占用总线,这种模式下,cpu是挂着的(我猜突发传输是不是这种模式,哪位高手解答下)

还有一种称为on_the_fly的dma模式,它在传输数据时只需要一个周期就能完成读和写,这个明显比cpu快了一倍

ifree64

谢谢rainyss



但是，如果我说错了希望你能给我指正，比如我把什么原理性的东西给混淆了。

我是觉得你说错了，而且我说出了我的论据。

rainyss

唉...8楼的...倒不是我要否认你的话,但有些原理性的东西不要混淆的好.建议重新看看计算机原理的书吧.至于DMA运作的同时CPU还可以工作,书上也有解释的.

chunk

有了这个疑问，LZ学习“嵌入式实时操作系统”（UCOS-II之类）就会比其它人理解的更深入一层了。

ifree64

不同同意楼上“DMA在传输的时候要占用总线,所以CPU是不能动的.CPU不是在死循环等待,而是完全当机中,直到传完，之所以要用DMA,不是因为DMA不占CPU,而是因为DMA的传输比通过CPU中转要快几十倍上百倍---不然PC里要几GB的总线带宽来干什么?”这个观点。



首先，一个缓慢的外设并不是总是占用总线的，而且是几乎不占用总线。简单算一下，STM32中以18MHz最快速度进行SPI操作，一个字节需要至少8个时钟，就是大约450ns一个字节，用DMA来传输只需要每450ns占用一次总线，stm32以72MHz速度工作，一个时钟周期是14ns，450ns里已经有30个时钟周期了。



第二，在cortex-m3内核中，指令总线，数据总线，外设总线是独立的，我理解DMA操作和CPU取值操作是可以并行的。



第三，PC里几GB的总线是快过DMA的，也就是用CPU直接IO比DMA快，所以DMA在这个意义上存在的价值是应该讨论的。

rainyss

TO楼主:

"如果用while循环来等待DMA传输完毕，那么CPU时间仍然浪费了。正确的做法应该是DMA传输的过程中，CPU去做其他的事情。如果有操作系统，可能这里就是一个阻塞自己的系统调用，操作系统进行任务的切换做其他的事情去了，等到DMA完成再由操作系统把自己给唤醒。另外一方面，如果没有其他事情需要做，用不用DMA都是没有关系的。对吗？ 



这样来看，是不是说要发挥DMA的价值，就得给单片机移植一个操作系统，进行任务的管理？ 



谢谢了。 "







DMA在传输的时候要占用总线,所以CPU是不能动的.CPU不是在死循环等待,而是完全当机中,直到传完.之所以要用DMA,不是因为DMA不占CPU,而是因为DMA的传输比通过CPU中转要快几十倍上百倍---不然PC里要几GB的总线带宽来干什么?

DMA只在传大块的数据时有才优势,在一般的小单片机系统里用DMA,几乎没有意义.

ifree64

如果要实现一个SD卡上的文件系统。函数调用关系可能是：



f_read  --->   disk_read   --->    spi_read_write



disk_read通常是调用512次spi_read_write来一个sd卡上的扇区，如果512bytes数据还没有读取完毕，disk_read不应该返回，

如果改用dma通过读取数据，disk_read中设置好dma参数，启动dma传输后，能返回吗？

如果返回，dma还没有读取完数据，如果不返回，改为等待dma传输完毕，这和cpu自己做这件事相比又有什么区别呢？性能并没有得到提高啊。



采用dma传输完毕中断通知？怎么做，想不出来。

lisn3188

可以使用 DMA传输完毕 中断，进中断了后再处理你的数据

zhiwei

你认为传输中必须CPU等待，所以感觉CPU没有解放。RTOS中有好的方法可以实现“等待”，不带OS也可以用状态机等方法，总之不会让CPU等待而不干别的事。你上边那种方式就是最简单的等待了。

ifree64

谢谢bluelucky，像这样吗



设置DMA传输的数据源地址；

设置DMA传输的数据目标地址；

设置传输数据的数目；

启动DMA传输；

while(1){



    if(等待DMA传输完毕)             

    {  

         重新配置DMA参数；

         处理数据；            

    }

    

    其他任务



}



如果是实现一个文件系统的读写库函数，还是想不太出来怎么归结到这个模式中来。

bluelucky

用简单的超级循环+中断也可以。配置好参数后启动DMA，进入DMA中断服务程序后设置某个全局标志。主循环每一圈都要检查这个标志，这种作法跟普通的中断没有区别