《STM32嵌入式單片機原理與應用》 課件 李正軍 第9、10章 SPI與I2C串行總線、DMA控制器

第9章SPI與I2C串行總線本章講述了SPI與I2C串行總線，包括SPI通信原理、STM32F103的SPI工作原理、SPI庫函數(shù)、SPI串行總線應用實例、I2C通信原理、STM32F103的I2C接口、STM32F103的I2C庫函數(shù)和I2C串行總線應用實例。

9.1SPI通信原理串行外設接口（SerialPeripheralInterface，SPI）是由美國摩托羅拉（Motorola）公司提出的一種高速全雙工串行同步通信接口，首先出現(xiàn)在M68HC系列處理器中，由于其簡單方便，成本低廉，傳輸速度快，因此被其他半導體廠商廣泛使用，從而成為事實上的標準。SPI與USART相比，其數(shù)據(jù)傳輸速度要快得多，因此它被廣泛地應用于微控制器與ADC、LCD等設備的通信，尤其是高速通信的場合。微控制器還可以通過SPI組成一個小型同步網(wǎng)絡進行高速數(shù)據(jù)交換，完成較復雜的工作。作為全雙工同步串行通信接口，SPI采用主／從模式（master/slave），支持一個或多個從設備，能夠?qū)崿F(xiàn)主設備和從設備之間的高速數(shù)據(jù)通信。SPI具有硬件簡單、成本低廉、易于使用、傳輸數(shù)據(jù)速度快等優(yōu)點，使用于成本敏感或者高速通信的場合。但同時，SPI也存在無法檢查糾錯、不具備尋址能力和接收方?jīng)]有應答信號等缺點，不適合復雜或者可靠性要求較高的場合。SPI是同步全雙工串行通信接口。由于同步，SPI有一條公共的時鐘線；由于全雙工，SPI至少有兩條數(shù)據(jù)線來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向同時傳輸；由于串行，SPI收發(fā)數(shù)據(jù)只能一位一位地在各自的數(shù)據(jù)線上傳輸，因此最多只有兩條數(shù)據(jù)線：一條發(fā)送數(shù)據(jù)線和一條接收數(shù)據(jù)線。由此可見，SPI在物理層體現(xiàn)為4條信號線，分別是SCK、MOSI、MISO和SS。1）SCK（SerialClock），即時鐘線，由主設備產(chǎn)生。不同的設備支持的時鐘頻率不同。但每個時鐘周期可以傳輸一位數(shù)據(jù)，經(jīng)過8個時鐘周期，一個完整的字節(jié)數(shù)據(jù)就傳輸完成了。2）MOSI（MasterOutputSlaveInput），即主設備數(shù)據(jù)輸出／從設備數(shù)據(jù)輸入線。這條信號線上的方向是從主設備到從設備，即主設備從這條信號線發(fā)送數(shù)據(jù)，從設備從這條信號線上接收數(shù)據(jù)。有的半導體廠商（如Microchip公司），站在從設備的角度，將其命名為SDI。9.1.1SPI介紹3）MISO（MasterInputSlaveOutput），即主設備數(shù)據(jù)輸入／從設備數(shù)據(jù)輸出線。這條信號線上的方向是由從設備到主設備，即從設備從這條信號線發(fā)送數(shù)據(jù)，主設備從這條信號線上接收數(shù)據(jù)。有的半導體廠商（如Microchip公司），站在從設備的角度，將其命名為SDO。4）SS（SlaveSelect），有時候也叫CS（ChipSelect），SPI從設備選擇信號線，當有多個SPI從設備與SPI主設備相連（即一主多從）時，SS用來選擇激活指定的從設備，由SPI主設備（通常是微控制器）驅(qū)動，低電平有效。當只有一個SPI從設備與SPI主設備相連（即一主一從）時，SS并不是必需的。因此，SPI也被稱為三線同步通信接口。除了SCK、MOSI、MISO和SS這4條信號線外，SPI接口還包含一個串行移位寄存器，如圖9-1所示。圖9-1SPI接口組成SPI互連主要有一主一從和一主多從兩種互連方式。1．一主一從在一主一從的SPI互連方式下，只有一個SPI主設備和一個SPI從設備進行通信。這種情況下，只需要分別將主設備的SCK、MOSI、MISO和從設備的SCK、MOSI、MISO直接相連，并將主設備的SS置為高電平，從設備的SS接地（置為低電平，片選有效，選中該從設備）即可，如圖9-2所示。9.1.2SPI互連圖9-2一主一從的SPI互連2．一主多從在一主多從的SPI互連方式下，一個SPI主設備可以和多個SPI從設備相互通信。這種情況下，所有的SPI設備（包括主設備和從設備）共享時鐘線和數(shù)據(jù)線，即SCK、MOSI、MISO這3條線，并在主設備端使用多個GPIO引腳來選擇不同的SPI從設備，如圖9-3所示。顯然，在多個從設備的SPI互連方式下，片選信號SS必須對每個從設備分別進行選通，增加了連接的難度和連接的數(shù)量，失去了串行通信的優(yōu)勢。圖9-3一主多從的SPI互連9.2STM32F103的SPI工作原理串行外設接口（SPI）允許芯片與外部設備以半／全雙工、同步、串行方式通信。此接口可以被配置成主模式，并為外部從設備提供通信時鐘（SCK），接口還能以多主的配置方式工作。它可用于多種用途，包括使用一條雙向數(shù)據(jù)線的雙線單工同步傳輸，還可使用CRC校驗的可靠通信。STM32F103微控制器的小容量產(chǎn)品有1個SPI接口，中等容量產(chǎn)品有2個SPI，大容量產(chǎn)品則有3個SPI。STM32F103微控制器SPI主要具有以下特征：1）3線全雙工同步傳輸。2）帶或不帶第三根雙向數(shù)據(jù)線的雙線單工同步傳輸。3）8或16位傳輸幀格式選擇。4）主或從操作。5）支持多主模式。6）8個主模式波特率預分頻系數(shù)（最大為fPCLK/2）。7）從模式頻率（最大為fPCLK/2）。8）主模式和從模式的快速通信。9.2.1SPI主要特征9）主模式和從模式下均可以由軟件或硬件進行NSS管理：主/從操作模式的動態(tài)改變。10）可編程的時鐘極性和相位。11）可編程的數(shù)據(jù)順序，MSB在前或LSB在前。12）可觸發(fā)中斷的專用發(fā)送和接收標志。13）SPI總線忙狀態(tài)標志。14）支持可靠通信的硬件CRC。在發(fā)送模式下，CRC值可以被作為最后一個字節(jié)發(fā)送；在全雙工模式下，對接收到的最后一個字節(jié)自動進行CRC校驗。15）可觸發(fā)中斷的主模式故障、過載以及CRC錯誤標志。16）支持DMA功能的1字節(jié)發(fā)送和接收緩沖器：產(chǎn)生發(fā)送和接受請求。STM32F103微控制器SPI主要由波特率發(fā)生器、收發(fā)控制和數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)移三部分組成，內(nèi)部結構如圖9-4所示。波特率發(fā)生器用來產(chǎn)生SPI的SCK時鐘信號，收發(fā)控制主要由控制寄存器組成，數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)移主要由移位寄存器、接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)等構成。

9.2.2SPI內(nèi)部結構圖9-4STM32F103微控制器SPI內(nèi)部結構圖通常SPI通過4個引腳與外部器件相連：①MISO：主設備輸入/從設備輸出引腳。該引腳在從模式下發(fā)送數(shù)據(jù)，在主模式下接收數(shù)據(jù)。②MOSI：主設備輸出/從設備輸入引腳。該引腳在主模式下發(fā)送數(shù)據(jù)，在從模式下接收數(shù)據(jù)。③SCK：串口時鐘，作為主設備的輸出，從設備的輸入。④NSS：從設備選擇。這是一個可選的引腳，用來選擇主／從設備。它的功能是用來作為片選引腳，讓主設備可以單獨地與特定從設備通信，避免數(shù)據(jù)線上的沖突。SPI_CR寄存器的CPOL和CPHA位，能夠組合成四種可能的時序關系。CPOL（時鐘極性）位控制在沒有數(shù)據(jù)傳輸時時鐘的空閑狀態(tài)電平，此位對主模式和從模式下的設備都有效。如果CPOL被清0，SCK引腳在空閑狀態(tài)保持低電平；如果CPOL被置1，SCK引腳在空閑狀態(tài)保持高電平。如圖9-5所示，如果CPHA（時鐘相位）位被清0，數(shù)據(jù)在SCK時鐘的奇數(shù)（第1、3、5個···）跳變沿（CPOL位為0時就是上升沿，CPOL位為1時就是下降沿）進行數(shù)據(jù)位的存取，數(shù)據(jù)在SCK時鐘偶數(shù)（第2、4、6個···）跳變沿（CPOL位為0時就是下降沿，CPOL位為1時就是上升沿）準備就緒。9.2.3時鐘信號的相位和極性圖9-5CPHA＝0時SPI時序圖如圖9-6所示，如果CPHA（時鐘相位）位被置1，數(shù)據(jù)在SCK時鐘的偶數(shù)（第2、4、6個···）跳變沿（CPOL位為0時就是下降沿，CPOL位為1時就是上升沿）進行數(shù)據(jù)位的存取，數(shù)據(jù)在SCK時鐘奇數(shù)（第1、3、5個···）跳變沿（CPOL位為0時就是上升沿，CPOL位為1時就是下降沿）準備就緒。圖9-6CPHA＝1時SPI時序圖CPOL時鐘極性和CPHA時鐘相位的組合選擇數(shù)據(jù)捕捉的時鐘邊沿。圖9-5和圖9-6顯示了SPI傳輸?shù)?種CPHA和CPOL位組合。此圖可以解釋為主設備和從設備的SCK、MISO、MOSI引腳直接連接的主或從時序圖。根據(jù)SPI_CR1寄存器中的LSBFIRST位，輸出數(shù)據(jù)位時可以MSB在先也可以LSB在先。根據(jù)SPI_CR1寄存器的DFF位，每個數(shù)據(jù)幀可以是8位或是16位。所選擇的數(shù)據(jù)幀格式?jīng)Q定發(fā)送／接收的數(shù)據(jù)長度。9.2.4數(shù)據(jù)幀格式在SPI為主模式時，在SCK腳產(chǎn)生串行時鐘。請按照以下步驟配置SPI為主模式。9.2.5配置SPI為主模式1．配置步驟1）通過SPI_CR1寄存器的BR［2:0］位定義串行時鐘波特率。2）選擇CPOL和CPHA位，定義數(shù)據(jù)傳輸和串行時鐘間的相位關系。3）設置DFF位來定義8位或16位數(shù)據(jù)幀格式。4）配置SPI_CR1寄存器的LSBFIRST位定義幀格式。5）如果需要NSS引腳工作在輸入模式，硬件模式下，在整個數(shù)據(jù)幀傳輸期間應把NSS腳連接到高電平；在軟件模式下，需設置SPI_CR1寄存器的SSM位和SSI位。如果NSS引腳工作在輸出模式，則只需設置SSOE位。6）必須設置MSTR位和SPE位（只當NSS腳被連到高電平，這些位才能保持置位）。在這個配置中，MOSI引腳是數(shù)據(jù)輸出，而MISO引腳是數(shù)據(jù)輸入。2．數(shù)據(jù)發(fā)送過程當寫入數(shù)據(jù)至發(fā)送緩沖器時，發(fā)送過程開始。在發(fā)送第一個數(shù)據(jù)位時，數(shù)據(jù)字被并行地（通過內(nèi)部總線）傳入移位寄存器，而后串行地移出到MOSI腳上；“MSB在先”還是“LSB在先”，取決于SPI_CR1寄存器中的LSBFIRST位的設置。數(shù)據(jù)從發(fā)送緩沖器傳輸?shù)揭莆患拇嫫鲿rTXE標志將被置位，如果設置了SPI_CR1寄存器中的TXEIE位，將產(chǎn)生中斷。3．數(shù)據(jù)接收過程對于接收器來說，當數(shù)據(jù)傳輸完成時：1）傳送移位寄存器里的數(shù)據(jù)到接收緩沖器，并且RXNE標志被置位。2）如果設置了SPI_CR2寄存器中的RXNEIE位，則產(chǎn)生中斷。在最后一個采樣時鐘沿，RXNE位被設置，在移位寄存器中接收到的數(shù)據(jù)字被傳送到接收緩沖器。讀SPI_DR寄存器時，SPI設備返回接收緩沖器中的數(shù)據(jù)。讀SPI_DR寄存器將清除RXNE位。9.3SPI庫函數(shù)SPI固件庫支持21種庫函數(shù)，如表9-1所示。為了理解這些函數(shù)的具體使用方法，對標準庫中部分函數(shù)做詳細介紹。表9-1SPI庫函數(shù)函數(shù)名稱功能SPI_DeInit將外設SPIx寄存器重設為缺省值SPI_Init根據(jù)SPI_InitStruct中指定的參數(shù)初始化外設SPIx寄存器SPI_StructInit把SPI_InitStruct中的每一個參數(shù)按缺省值填入SPI_Cmd使能或者失能SPI外設SPI_ITConfig使能或者失能指定的SPI中斷SPI_DMACmd使能或者失能指定SPI的DMA請求SPI_SendData通過外設SPIx發(fā)送一個數(shù)據(jù)SPI_ReceiveData返回通過SPIx接收最近數(shù)據(jù)SPI_DMALastTransferCmd使下一次DMA傳輸為最后一次傳輸SPI_NSSInternalSoftwareConfig為選定的SPI軟件配置內(nèi)部NSS引腳SPI_SSOutputCmd使能或者失能指定的SPISPI_DataSizeConfig設置選定的SPI數(shù)據(jù)大小SPI_TransmitCRC發(fā)送SPIx的CRC值SPI_CalculateCRC使能或者失能指定SPI的傳輸字CRC值計算SPI_GetCRC返回指定SPI的發(fā)送或者接收CRC寄存器值SPI_GetCRCPolynomial返回指定SPI的CRC多項式寄存器值SPI_BiDirectionalLineConfig選擇指定SPI在雙向模式下的數(shù)據(jù)傳輸方向SPI_GetFlagStatus檢查指定的SPI標志位設置與否SPI_ClearFlag清除SPIx的待處理標志位SPI_GetITStatus檢查指定的SPI中斷發(fā)生與否SPI_ClearITPendingBit清除SPIx的中斷待處理位1．函數(shù)SPI_DeInit函數(shù)名：SPI_I2S_DeInit。函數(shù)原型：voidSPI_I2S_DeInit（SPI_TypeDef*SPIx）。功能描述：將外設SPIx寄存器重設為缺省值。輸入?yún)?shù)：SPIx，x可以是1或者2，用來選擇SPI外設。輸出參數(shù)：無。返回值：無。2．函數(shù)SPI_Init函數(shù)名：SPI_Init。函數(shù)原型：voidSPI_Init（SPI_TypeDef*SPIx，SPI_InitTypeDef*SPI_InitStruct）。功能描述：根據(jù)SPI_InitStruct中指定的參數(shù)初始化外設SPIx寄存器。輸入?yún)?shù)1：SPIx，x可以是1或者2，用來選擇SPI外設。輸入?yún)?shù)2：SPI_InitStruct，指向結構SPI_InitTypeDef的指針，包含了外設SPI的配置信息。輸出參數(shù)：無。返回值：無。3．函數(shù)SPI_Cmd函數(shù)名：SPI_Cmd。函數(shù)原型：voidSPI_Cmd（SPI_TypeDef*SPIx，F(xiàn)unctionalState

NewState）。功能描述：使能或者失能SPI外設。輸入?yún)?shù)1：SPIx，x可以是1或者2，用來選擇SPI外設。輸入?yún)?shù)2：NewState，外設SPIx的新狀態(tài)，這個參數(shù)可以取ENABLE或者DISABLE。輸出參數(shù)：無。返回值：無。4．函數(shù)SPI_SendData函數(shù)名：SPI_I2S_SendData。函數(shù)原型：voidSPI_I2S_SendData（SPI_TypeDef*SPIx，u16Data）。功能描述：通過外設SPIx發(fā)送一個數(shù)據(jù)。輸入?yún)?shù)1：SPIx，x可以是1或者2，用來選擇SPI外設。輸入?yún)?shù)2：Data，待發(fā)送的數(shù)據(jù)。輸出參數(shù)：無。返回值：無。5．函數(shù)SPI_I2S_ReceiveData函數(shù)名：SPI_I2S_ReceiveData。函數(shù)原型：u16SPI_I2S_ReceiveData（SPI_TypeDef*SPIx）。功能描述：返回通過SPIx最近接收的數(shù)據(jù)。輸入?yún)?shù)：SPIx，x可以是1或者2，用來選擇SPI外設。輸出參數(shù)：無。返回值：接收到的字。6．函數(shù)SPI_I2S_ITConfig函數(shù)名：SPI_I2S_ITConfig。函數(shù)原型：voidSPI_I2S_ITConfig（SPI_TypeDef*SPIx，uint8_tSPI_I2S_IT，F(xiàn)unctionalState

NewState）。功能描述：使能或者失能指定的SPI/I2S中斷。輸入?yún)?shù)1：SPIx，x可以是1或者2，用來選擇SPI外設。輸入?yún)?shù)2：SPI_I2S_IT，待使能或者失能的SPI/I2S中斷源。輸入?yún)?shù)3：NewState，SPIx/I2S中斷的新狀態(tài)，這個參數(shù)可以取ENABLE或者DISABLE。輸出參數(shù)：無。返回值：無。7．函數(shù)SPI_I2S_GetITStatus函數(shù)名：SPI_I2S_GetITStatus。函數(shù)原型：ITStatusSPI_I2S_GetITStatus（SPI_TypeDef*SPIx，uint8_tSPI_I2S_IT）。功能描述：檢查指定的SPI_I2S中斷發(fā)生與否。輸入?yún)?shù)1：SPIx，x可以是1或者2，用來選擇SPI外設。輸入?yún)?shù)2：SPI_I2S_IT，待檢查的SPI_I2S中斷源。輸出參數(shù)：無。返回值：SPI_IT的新狀態(tài)。8．函數(shù)SPI_I2S_ClearFlag函數(shù)名：SPI_I2S_ClearFlag。函數(shù)原型：voidSPI_I2S_ClearFlag（SPI_TypeDef*SPIx，uint16_tSPI_I2S_FLAG）。功能描述：清除SPI/I2S的待處理標志位。輸入?yún)?shù)1：SPIx，x可以是1或者2，用來選擇SPI外設。輸入?yún)?shù)2：SPI_I2S_FLAG，待清除的SPI/I2S標志位。輸出參數(shù)：無。返回值：無。9.4SPI串行總線應用實例Flash存儲器又稱閃存，它與EEPROM都是掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲器，但Flash存儲器容量普遍大于EEPROM，現(xiàn)在基本取代了它的地位。我們生活中常用的U盤、SD卡、SSD固態(tài)硬盤以及STM32芯片內(nèi)部用于存儲程序的設備，都是Flash類型的存儲器。本節(jié)以一種使用SPI通信的串行Flash存儲芯片W25Q64的讀寫為例，講述STM32的SPI使用方法。實例中STM32的SPI外設采用主模式，通過查詢事件的方式來確保正常通信。SPI是一種串行同步通信協(xié)議，由一個主設備和一個或多個從設備組成，主設備啟動一個與從設備的同步通信，從而完成數(shù)據(jù)的交換。該總線大量用在Flash、ADC、RAM和顯示驅(qū)動器之類的慢速外設器件中。因為不同的器件通信命令不同，這里具體介紹STM32上SPI的配置方法，關于具體器件請參考相關說明書。SPI配置流程圖如圖9-7所示，主要包括開啟時鐘、相關引腳配置和SPI工作模式設置。其中，GPIO配置需將SPI器件片選設置為高電平，SCK、MISO、MOSI設置為復用功能。配置完成后，可根據(jù)器件功能和命令進行讀寫操作。

9.4.1SPI配置流程圖9-7SPI配置流程圖W25Q64SPI串行Flash硬件連接圖如圖9-8所示。9.4.2SPI串行總線應用的硬件設計圖9-8W25Q64SPI串行Flash接口電路圖本開發(fā)板中的Flash芯片（W25Q64）是一種使用SPI通信協(xié)議的NORFlash存儲器，它的CS/CLK/DIO/DO引腳分別連接到STM32對應的SPI引腳NSS、SCK、MOSI、MISO上，其中STM32的NSS引腳是一個普通的GPIO，不是SPI的專用NSS引腳，所以程序中要使用軟件控制的方式。Flash芯片中還有WP和HOLD引腳。WP引腳可控制寫保護功能，當該引腳為低電平時，禁止寫入數(shù)據(jù)。直接接電源，不使用寫保護功能。HOLD引腳可用于暫停通信，該引腳為低電平時，通信暫停，數(shù)據(jù)輸出引腳輸出高阻抗狀態(tài)，時鐘和數(shù)據(jù)輸入引腳無效。直接接電源，不使用通信暫停功能。關于Flash芯片的更多信息，可參考W25Q64數(shù)據(jù)手冊。若使用的開發(fā)板Flash的型號或控制引腳不一樣，只需根據(jù)工程模板修改即可，程序的控制原理相同。為了使工程更加有條理，把讀寫Flash相關的代碼獨立分開存儲，方便以后移植。在“工程模板”之上新建bsp_spi_flash.c及bsp_spi_flash.h文件。編程要點：1）初始化通信使用的目標引腳及端口時鐘；2）使能SPI外設的時鐘；3）配置SPI外設的模式、地址、速率等參數(shù)并使能SPI外設；4）編寫基本SPI按字節(jié)收發(fā)的函數(shù)；5）編寫對Flash擦除及讀寫操作的函數(shù)；6）編寫測試程序，對讀寫數(shù)據(jù)進行校驗。9.4.3SPI串行總線應用的軟件設計9.5I2C通信原理I2C總線是原Philips公司推出的一種用于IC器件之間連接的2線制串行擴展總線，它通過2條信號線（SDA，串行數(shù)據(jù)線；SCL，串行時鐘線）在連接到總線上的器件之間傳送數(shù)據(jù)，所有連接在總線的I2C器件都可以工作于發(fā)送方式或接收方式。I2C總線主要是用來連接整體電路，I2C是一種多向控制總線，也就是說多個芯片可以連接到同一總線結構下，同時每個芯片都可以作為實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂圃?。這種方式簡化了信號傳輸總線接口。I2C總線結構如圖9-10所示。9.5.1I2C串行總線概述圖9-10I2C總線結構1.數(shù)據(jù)位的有效性規(guī)定如圖9-11所示，I2C總線進行數(shù)據(jù)傳送時，時鐘信號為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有在時鐘線上的信號為低電平期間，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化。

9.5.2I2C總線的數(shù)據(jù)傳送圖9-11I2C數(shù)據(jù)有效性規(guī)定2.起始和終止信號I2C總線規(guī)定，當SCL為高電平時，SDA的電平必須保持穩(wěn)定不變的狀態(tài)，只有當SCL處于低電平時，才可以改變SDA的電平值，但起始信號和停止信號是特例。因此，當SCL處于高電平時，SDA的任何跳變都會被識別成為一個起始信號或停止信號。如圖9-12所示，SCL線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號；SCL線為高電平期間，SDA線由低電平向高電平的變化表示終止信號。圖9-12I2C總線起始和終止信號3.數(shù)據(jù)傳送格式1）字節(jié)傳送與應答在I2C總線的數(shù)據(jù)傳輸過程中，發(fā)送到SDA信號線上的數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位，每個字節(jié)必須為8位，而且是高位（MSB）在前，低位（LSB）在后，每次發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)量不受限制。但在這個數(shù)據(jù)傳輸過程中需要著重強調(diào)的是，當發(fā)送方發(fā)送完每一字節(jié)后，都必須等待接收方返回一個應答響應信號，如圖9-13所示。響應信號寬度為1位，緊跟在8個數(shù)據(jù)位后面，所以發(fā)送1字節(jié)的數(shù)據(jù)需要9個SCL時鐘脈沖。響應時鐘脈沖也是由主機產(chǎn)生的，主機在響應時鐘脈沖期間釋放SDA線，使其處在高電平。圖9-13I2C總線字節(jié)傳送與應答2）總線的尋址掛在I2C總線上的器件可以很多，但相互間只有兩根線連接（數(shù)據(jù)線和時鐘線），如何進行識別尋址呢？具有I2C總線結構的器件在其出廠時已經(jīng)給定了器件的地址編碼。I2C總線器件地址SLA（以7位為例）格式如圖9-14所示。圖9-14I2C總線器件地址格式（1）DA3～DA0：4位器件地址是I2C總線器件固有的地址編碼，器件出廠時就已給定，用戶不能自行設置。例如，I2C總線器件E2PROMAT24CXX的器件地址為1010。（2）A2～A0：3位引腳地址用于相同地址器件的識別。若I2C總線上掛有相同地址的器件，或同時掛有多片相同器件時，可用硬件連接方式對3位引腳A2～A0接Vcc或接地，形成地址數(shù)據(jù)。（3）R/W：用于確定數(shù)據(jù)傳送方向。R/W＝1時，主機接收（讀）；R/W＝0，主機發(fā)送（寫）。主機發(fā)送地址時，總線上的每個從機都將這7位地址碼與自己的地址進行比較，如果相同，則認為自己正被主機尋址，根據(jù)R/W位將自己確定為發(fā)送器或接收器。3）數(shù)據(jù)幀格式I2C總線上傳送的數(shù)據(jù)信號是廣義的，既包括地址信號，又包括真正的數(shù)據(jù)信號。在起始信號后必須傳送一個從機的地址（7位），第8位是數(shù)據(jù)的傳送方向位（R/W），用0表示主機發(fā)送數(shù)據(jù)（W），1表示主機接收數(shù)據(jù)（R）。每次數(shù)據(jù)傳送總是由主機產(chǎn)生的終止信號結束。但是，若主機希望繼續(xù)占用總線進行新的數(shù)據(jù)傳送，則可以不產(chǎn)生終止信號，立即再次發(fā)出起始信號對另一從機進行尋址。在總線的一次數(shù)據(jù)傳送過程中，可以有以下幾種組合方式。（1）主機向從機寫數(shù)據(jù)主機向從機寫n個字節(jié)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送方向在整個傳送過程中不變。12C的數(shù)據(jù)線SDA上的數(shù)據(jù)流如圖9-15所示。有陰影部分表示數(shù)據(jù)由主機向從機傳送，無陰影部分則表示數(shù)據(jù)由從機向主機傳送。A表示應答，A表示非應答（高電平），S表示起始信號，P表示終止信號。如果主機要向從機傳輸一個或多個字節(jié)數(shù)據(jù)，在SDA上需經(jīng)歷以下過程：①主機產(chǎn)生起始信號S。②主機發(fā)送尋址字節(jié)SLAVEADDRESS，其中的高7位表示數(shù)據(jù)傳輸目標的從機地址；最后1位是傳輸方向位，此時其值為0，表示數(shù)據(jù)傳輸方向從主機到從機。③當某個從機檢測到主機在I2C總線上廣播的地址與它的地址相同時，該從機就被選中，并返回一個應答信號A。沒被選中的從機會忽略之后SDA上的數(shù)據(jù)。圖9-15主機向從機寫數(shù)據(jù)SDA數(shù)據(jù)流④當主機收到來自從機的應答信號后，開始發(fā)送數(shù)據(jù)DATA。主機每發(fā)送完一個字節(jié)，從機產(chǎn)生一個應答信號。如果在I2C的數(shù)據(jù)傳輸過程中，從機產(chǎn)生了非應答信號／A，則主機提前結束本次數(shù)據(jù)傳輸。⑤當主機的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，主機產(chǎn)生一個停止信號結束數(shù)據(jù)傳輸，或者產(chǎn)生一個重復起始信號進入下一次數(shù)據(jù)傳輸。（2）主機從從機讀數(shù)據(jù)主機從從機讀n個字節(jié)數(shù)據(jù)時，I2C的數(shù)據(jù)線SDA上的數(shù)據(jù)流如圖9-16所示。其中，陰影框表示數(shù)據(jù)由主機傳輸?shù)綇臋C，透明框表示數(shù)據(jù)流由從機傳輸?shù)街鳈C。9-16主機由從機讀數(shù)據(jù)時SDA上的數(shù)據(jù)流流如果主機要從從機讀取一個或多個字節(jié)數(shù)據(jù)，在SDA上需經(jīng)歷以下過程：①主機產(chǎn)生起始信號S。②主機發(fā)送尋址字節(jié)SLAVEADDRESS，其中的高7位表示數(shù)據(jù)傳輸目標的從機地址；最后1位是傳輸方向位，此時其值為1，表示數(shù)據(jù)傳輸方向由從機到主機。尋址字節(jié)SLAVEADDRESS發(fā)送完畢后，主機釋放SDA（拉高SDA）。③當某個從機檢測到主機在12C總線上廣播的地址與它的地址相同時，該從機就被選中，并返回一個應答信號A。沒被選中的從機會忽略之后SDA上的數(shù)據(jù)。④當主機收到應答信號后，從機開始發(fā)送數(shù)據(jù)DATA。從機每發(fā)送完一個字節(jié)，主機產(chǎn)生一個應答信號。當主機讀取從機數(shù)據(jù)完畢或者主機想結束本次數(shù)據(jù)傳輸時，可以向從機返回一個非應答信號／A，從機即自動停止數(shù)據(jù)傳輸。⑤當傳輸完畢后，主機產(chǎn)生一個停止信號結束數(shù)據(jù)傳輸，或者產(chǎn)生一個重復起始信號進入下一次數(shù)據(jù)傳輸。（3）主機和從機雙向數(shù)據(jù)傳送在傳送過程中，當需要改變傳送方向時，起始信號和從機地址都被重復產(chǎn)生一次，但兩次讀／寫方向位正好反向。I2C的數(shù)據(jù)線SDA上的數(shù)據(jù)流如圖9-17所示。圖9-17主機和從機雙向數(shù)據(jù)傳送SDA上的數(shù)據(jù)流主機和從機雙向數(shù)據(jù)傳送的數(shù)據(jù)傳送過程是主機向從機寫數(shù)據(jù)和主機由從機讀數(shù)據(jù)的組合，故不再贅述。4.傳輸速率I2C的標準傳輸速率為100Kbit/s，快速傳輸可達400Kbit/s。目前還增加了高速模式，最高傳輸速率可達3.4Mbit/s。9.6STM32F103的I2C接口STM32F103微控制器的I2C模塊連接微控制器和I2C總線，提供多主機功能，支持標準和快速兩種傳輸速率，控制所有I2C總線特定的時序、協(xié)議、仲裁和定時。支持標準和快速兩種模式，同時與SMBus2.0兼容。I2C模塊有多種用途，包括CRC碼的生成和校驗、SMBus（SystemManagementBus，系統(tǒng)管理總線）和PMBus（PowerManagementBus，電源管理總線）。根據(jù)特定設備的需要，可以使用DMA以減輕CPU的負擔。STM32F103微控制器的小容量產(chǎn)品有1個I2C，中等容量和大容量產(chǎn)品有2個I2C。STM32F103微控制器的I2C主要具有以下特性：1）所有的I2C都位于APB1總線。2）支持標準（100Kbit/s）和快速（400Kbit/s）兩種傳輸速率。3）所有的I2C可工作于主模式或從模式，可以作為主發(fā)送器、主接收器、從發(fā)送器或者從接收器。4）支持7位或10位尋址和廣播呼叫。5）具有3個狀態(tài)標志：發(fā)送器/接收器模式標志、字節(jié)發(fā)送結束標志、總線忙標志。9.6.1STM32F103的I2C主要特性6）具有2個中斷向量：1個中斷用于地址/數(shù)據(jù)通信成功，1個中斷用于錯誤。7）具有單字節(jié)緩沖器的DMA。8）兼容系統(tǒng)管理總線SMBus2.0。STM32F103系列微控制器的I2C結構，由SDA線和SCL線展開，主要分為時鐘控制、數(shù)據(jù)控制和控制邏輯等部分，負責實現(xiàn)I2C的時鐘產(chǎn)生、數(shù)據(jù)收發(fā)、總線仲裁和中斷、DMA等功能，如圖9-18所示。9.6.2STM432F103的I2C內(nèi)部結構圖9-18STM32F103微控制器I2C接口內(nèi)部結構1.時鐘控制時鐘控制模塊根據(jù)控制寄存器CCR、CR1和CR2中的配置產(chǎn)的生I2C協(xié)議的時鐘信號：即SCL線上的信號。為了產(chǎn)生正確時序，必須在I2C_CR2寄存器中設定I2C的輸入時鐘。當I2C工作在標準傳輸速率時，輸入時鐘的頻率必須大于等于2MHz；當I2C工作在快速傳輸速率時，輸入時鐘的頻率必須大于等于4MHz。2.數(shù)據(jù)控制數(shù)據(jù)控制模塊通過一系列控制架構，在將要發(fā)送數(shù)據(jù)的基礎上，按照12C的數(shù)據(jù)格式加上起始信號、地址信號、應答信號和停止信號，將數(shù)據(jù)一位一位從SDA線上發(fā)送出去。讀取數(shù)據(jù)時，則從SDA線上的信號中提取出接收到的數(shù)據(jù)值。發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)都被保存在數(shù)據(jù)寄存器中。3.控制邏輯控制邏輯用于產(chǎn)生I2C中斷和DMA請求。I2C接口可以按下述4種模式中的一種運行：1）從發(fā)送器模式。2）從接收器模式。3）主發(fā)送器模式。4）主接收器模式。該模塊默認工作于從模式。接口在生成起始條件后自動地從從模式切換到主模式；當仲裁丟失或產(chǎn)生停止信號時，則從主模式切換到從模式。允許多主機功能。主模式時，I2C接口啟動數(shù)據(jù)傳輸并產(chǎn)生時鐘信號。串行數(shù)據(jù)傳輸總是以起始條件開始并以停止條件結束。起始條件和停止條件都是在主模式下由軟件控制產(chǎn)生。9.6.3STM32F103的模式選擇從模式時，I2C接口能識別它自己的地址（7位或10位）和廣播呼叫地址。軟件能夠控制開啟或禁止廣播呼叫地址的識別。數(shù)據(jù)和地址按8位／字節(jié)進行傳輸，高位在前。跟在起始條件后的1或2字節(jié)是地址（7位模式為1字節(jié)，10位模式為2字節(jié)）。地址只在主模式發(fā)送。在一個字節(jié)傳輸?shù)?個時鐘后的第9個時鐘期間，接收器必須回送一個應答位（ACK）給發(fā)送器。9.7STM32F103的I2C庫函數(shù)STM32標準庫中提供了幾乎覆蓋所有I2C操作的函數(shù)，I2C函數(shù)庫如表9-2所示。為了理解這些函數(shù)的具體使用方法，本節(jié)將對標準庫中部分函數(shù)做詳細介紹。表9-2I2C庫函數(shù)函數(shù)名稱功能I2C_DeInit將外設I2Cx寄存器重設為缺省值I2C_Init根據(jù)I2C_InitStruct中指定的參數(shù)初始化外設I2Cx寄存器I2C_StructInit把I2C_InitStruct中的每一個參數(shù)按缺省值填入I2C_Cmd使能或者失能I2C外設I2C_DMACmd使能或者失能指定I2C的DMA請求I2C_DMALastTransferCmd使下一次DMA傳輸為最后一次傳輸I2C_GenerateSTART產(chǎn)生I2Cx傳輸START條件I2C_GenerateSTOP產(chǎn)生I2Cx傳輸STOP條件I2C_AcknowledgeConfig使能或者失能指定I2C的應答功能I2C_OwnAddress2Config設置指定I2C的自身地址2I2C_DualAddressCmd使能或者失能指定I2C的雙地址模式I2C_GeneralCallCmd使能或者失能指定I2C的廣播呼叫功能I2C_ITConfig使能或者失能指定的I2C中斷I2C_SendData通過外設I2Cx發(fā)送一個數(shù)據(jù)I2C_ReceiveData讀取I2Cx最近接收的數(shù)據(jù)I2C_Send7bitAddress向指定的從I2C設備傳送地址字I2C_ReadRegister讀取指定的I2C寄存器并返回其值I2C_SoftwareResetCmd使能或者失能指定I2C的軟件復位I2C_SMBusAlertConfig驅(qū)動指定I2Cx的SMBusAlert引腳電平為高或低表9-2I2C庫函數(shù)（續(xù)表）函數(shù)名稱功能I2C_TransmitPEC使能或者失能指定I2C的PEC傳輸I2C_PECPositionConfig選擇指定I2C的PEC位置I2C_CalculatePEC使能或者失能指定I2C的傳輸字PEC值計算I2C_GetPEC返回指定I2C的PEC值I2C_ARPCmd使能或者失能指定I2C的ARPI2C_StretchClockCmd使能或者失能指定I2C的時鐘延展I2C_FastModeDutyCycleConfig選擇指定I2C的快速模式占空比I2C_GetLastEvent返回最近一次I2C事件I2C_CheckEvent檢查最近一次I2C事件是否是輸入的事件I2C_GetFlagStatus檢查指定的I2C標志位設置與否I2C_ClearFlag清除I2Cx的待處理標志位I2C_GetITStatus檢查指定的I2C中斷發(fā)生與否I2C_ClearITPendingBit清除I2Cx的中斷待處理位1.函數(shù)I2C_DeInit函數(shù)名：I2C_DeInit函數(shù)原型：voidI2C_DeInit（I2C_TypeDef*I2Cx）功能描述：將外設I2Cx寄存器重設為缺省值輸入?yún)?shù)：I2Cx：x可以是1或者2，用來選擇I2C外設輸出參數(shù)：無返回值：無先決條件：無被調(diào)用函數(shù)：RCC_APB1PeriphClockCmd（）例如：/*DeinitializeI2C2interface*/I2C_DeInit（I2C2）；2.函數(shù)I2C_Init函數(shù)名：I2C_Init函數(shù)原型：voidI2C_Init（I2C_TypeDef*I2Cx，I2C_InitTypeDef*I2C_InitStruct）功能描述：根據(jù)I2C_InitStruct中指定的參數(shù)初始化外設I2Cx寄存器輸入?yún)?shù)1：I2Cx：x可以是1或者2，用來選擇I2C外設輸入?yún)?shù)2：I2C_InitStruct：指向結構I2C_InitTypeDef的指針，包含了外設GPIO的配置信息輸出參數(shù)：無返回值：無先決條件：無被調(diào)用函數(shù)：無例如：/*InitializetheI2C1accordingtotheI2C_InitStructuremembers*/I2C_InitTypeDefI2C_InitStructure；I2C_InitStructure.I2C_Mode=I2C_Mode_SMBusHost；I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle=I2C_DutyCycle_2；I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1=0x03A2；I2C_InitStructure.I2C_Ack=I2I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress=I2C_AcknowledgedAddress_7bit;I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed=200000;I2C_Init(I2C1,&I2C_InitStructure);3.函數(shù)I2C＿Cmd函數(shù)名：函數(shù)I2C_Cmd函數(shù)原型：voidI2C_Cmd（I2C_TypeDef*I2Cx，F(xiàn)unctionalState

NewState）功能描述：使能或者失能I2C外設輸入?yún)?shù)1：I2Cx：x可以是1或者2，用來選擇I2C外設輸入?yún)?shù)2：NewState：外設I2Cx的新狀態(tài)，可以為ENABLE或者DISABLE輸出參數(shù)：無返回值：無先決條件：無被調(diào)用函數(shù)：無例如：/*EnableI2C1peripheral*/I2C_Cmd(I2C1,ENABLE);4.函數(shù)I2C＿GenerateSTART函數(shù)名：I2C_GenerateSTART函數(shù)原型：voidI2C_GenerateSTART（I2C_TypeDef*I2Cx，F(xiàn)unctionalState

NewState）功能描述：產(chǎn)生I2Cx傳輸START條件輸入?yún)?shù)1：I2Cx：x可以是1或者2，用來選擇I2C外設輸入?yún)?shù)2：NewState：I2CxSTART條件的新狀態(tài)，可以為ENABLE或者DISABLE輸出參數(shù)：無返回值：無先決條件：無被調(diào)用函數(shù)：無例如：/*GenerateaSTARTconditiononI2C1*/I2C_GenerateSTART（I2C1，ENABLE）；5.函數(shù)I2C_GenerateSTOP函數(shù)名：I2C_GenerateSTOP函數(shù)原型：voidI2C_GenerateSTOP（I2C_TypeDef*I2Cx，F(xiàn)unctionalState

NewState）功能描述：產(chǎn)生I2Cx傳輸STOP條件輸入?yún)?shù)1：I2Cx：x可以是1或者2，用來選擇I2C外設輸入?yún)?shù)2：NewState：I2CxSTOP條件的新狀態(tài)，可以為ENABLE或者DISABLE輸出參數(shù)：無返回值：無先決條件：無被調(diào)用函數(shù)：無例如：/*GenerateaSTOPconditiononI2C2*/I2C_GenerateSTOP（I2C2，ENABLE）；6.函數(shù)I2C_Send7bitAddress函數(shù)名：I2C_Send7bitAddress函數(shù)原型：voidI2C_Send7bitAddress（I2C_TypeDef*I2Cx，u8Address，u8I2C_Direction）功能描述：向指定的從I2C設備傳送地址字輸入?yún)?shù)1：I2Cx：x可以是1或者2，用來選擇I2C外設輸入?yún)?shù)2：Address：待傳輸?shù)膹腎2C地址輸入?yún)?shù)3：I2C_Direction：設置指定的I2C設備工作為發(fā)送端還是接收端輸出參數(shù)：無返回值：無先決條件：無被調(diào)用函數(shù)：無例如：/*Send,astransmitter,theSlavedeviceaddress0xA8in7-bitaddressingmodein12C1I2C_Send7bitAddress(I2C1,0xA8,I2C_Direction_Transmitter);7.函數(shù)I2C＿SendData函數(shù)名：I2C_SendData函數(shù)原型：voidI2C_SendData（I2C_TypeDef*I2Cx，u8Data）功能描述：通過外設I2Cx發(fā)送一個數(shù)據(jù)輸入?yún)?shù)1：I2Cx：x可以是1或者2，用來選擇I2C外設輸入?yún)?shù)2：Data：待發(fā)送的數(shù)據(jù)輸出參數(shù)：無返回值：無先決條件：無被調(diào)用函數(shù)：無例如：/*Transmit0x5DbyteonI2C2*/I2C_SendData(I2C2,0x5D);8.函數(shù)I2C＿ReceiveData函數(shù)名：I2C_ReceiveData函數(shù)原型：u8I2C_ReceiveData（I2C_TypeDef*I2Cx）功能描述：返回通過I2Cx最近接收的數(shù)據(jù)輸入?yún)?shù)：I2Cx：x可以是1或者2，用來選擇I2C外設輸出參數(shù)：無返回值：接收到的字先決條件：無被調(diào)用函數(shù)：無例如：/*ReadthereceivedbyteonI2C1*/u8ReceivedData;ReceivedData=I2C_ReceiveData(I2C1);9.8I2C串行總線應用實例EEPROM是一種掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲器，常用來存儲一些配置信息，以便系統(tǒng)重新上電的時候加載之。EEPOM芯片最常用的通信方式就是I2C協(xié)議，本節(jié)以EEPROM的讀寫實驗為例，講解STM32的I2C使用方法。實例中STM32的I2C外設采用主模式，分別用作主發(fā)送器和主接收器，通過查詢事件的方式來確保正常通信。雖然不同器件實現(xiàn)的功能不同，但是只要遵守I2C協(xié)議，其通信方式都是一樣的，配置流程也基本相同。對于STM32，首先要對I2C進行配置，使其能夠正常工作，再結合不同器件的驅(qū)動程序，完成STM32與不同器件的數(shù)據(jù)傳輸。STM32的I2C配置流程如圖9-19所示。9.8.1I2C配置流程圖9-19I2C配置流程圖I2C總線結構如圖9-10所示本開發(fā)板采用AT24C02串行EEPROM，AT24C02的SCL及SDA引腳連接到了STM32對應的I2C引腳中，結合上拉電阻，構成了I2C通信總線，如圖9-20所示。EEPROM芯片的設備地址一共有7位，其中高4位固定為：1010b，低3位則由A0、A1、A2信號線的電平?jīng)Q定。9.8.2I2C串行總線應用的硬件設計圖9-20AT24C02EEPROM硬件接口電路為了使工程更加有條理，把讀寫EEPROM相關的代碼獨立分開存儲，以方便以后移植。在“工程模板”之上新建bsp_i2c_ee.c及bsp_i2c_ee.h文件。編程要點：1）配置通信使用的目標引腳為開漏模式；2）使能IC外設的時鐘；3）配置IC外設的模式、地址、速率等參數(shù)，并使能IC外設；4）編寫基本IC按字節(jié)收發(fā)的函數(shù)；5）編寫讀寫EEPROM存儲內(nèi)容的函數(shù)；6）編寫測試程序，對讀寫數(shù)據(jù)進行校驗。9.8.3I2C串行總線應用的軟件設計

第10章DMA控制器本章講述了DMA控制器，包括DMA的結構和主要特征、DMA的功能描述、DMA庫函數(shù)和DMA應用實例。10.1DMA的結構和主要特征DMA（DirectMemoryAccess，直接存儲器存取）用來提供在外設和存儲器之間或者存儲器和存儲器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，無須CPU干預，是所有現(xiàn)代計算機的重要特色。在DMA模式下，CPU只需向DMA控制器下達指令，讓DMA控制器來處理數(shù)據(jù)的傳送，數(shù)據(jù)傳送完畢再把信息反饋給CPU，這樣在很大程度上減輕了CPU資源占有率，可以大大節(jié)省系統(tǒng)資源。DMA主要用于快速設備和主存儲器成批交換數(shù)據(jù)的場合。在這種應用中，處理問題的出發(fā)點集中到兩點：一是不能丟失快速設備提供出來的數(shù)據(jù)，二是進一步減少快速設備輸入／輸出操作過程中對CPU的打擾。這可以通過把這批數(shù)據(jù)的傳輸過程交由DMA來控制，讓DMA代替CPU控制在快速設備與主存儲器之間直接傳輸數(shù)據(jù)。當完成一批數(shù)據(jù)傳輸之后，快速設備還是要向CPU發(fā)一次中斷請求，報告本次傳輸結束的同時，“請示”下一步的操作要求。STM32的兩個DMA控制器有12個通道（DMA1有7個通道，DMA2有5個通道），每個通道專門用來管理來自一個或多個外設對存儲器訪問的請求。還有一個仲裁器來協(xié)調(diào)各個DMA請求的優(yōu)先權。DMA的功能框圖如圖10-1所示。STM32F103VET6的DMA模塊具有如下特征。1）12個獨立的可配置的通道（請求）：DMA1有7個通道，DMA2有5個通道。2）每個通道都直接連接專用的硬件DMA請求，每個通道都支持軟件觸發(fā)。這些功能通過軟件來配置。3）在同一個DMA模塊上，多個請求間的優(yōu)先權可以通過軟件編程設置（共有4級：很高、高、中等和低），優(yōu)先權設置相等時由硬件決定（請求0優(yōu)先于請求1，以此類推）。4）獨立數(shù)據(jù)源和目標數(shù)據(jù)區(qū)的傳輸寬度（字節(jié)、半字、全字）是獨立的，模擬打包和拆包的過程。源和目的地址必須按數(shù)據(jù)傳輸寬度對齊。5）支持循環(huán)的緩沖器管理。6）每個通道都有3個事件標志（DMA半傳輸、DMA傳輸完成和DMA傳輸出錯），這3個事件標志通過邏輯“或”運算成為一個單獨的中斷請求。7）存儲器和存儲器間的傳輸。8）外設和存儲器、存儲器和外設之間的傳輸。9）閃存、SRAM、外設的SRAM、APB1、APB2和AHB外設均可作為訪問的源和目標。10）可編程的數(shù)據(jù)傳輸最大數(shù)目為65536。圖10-1DMA的功能框圖10.2DMA的功能描述DMA控制器和Cortex-M3核心共享系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線，執(zhí)行直接存儲器數(shù)據(jù)傳輸。當CPU和DMA同時訪問相同的目標（RAM或外設）時，DMA請求會暫停CPU訪問系統(tǒng)總線若干個周期，總線仲裁器執(zhí)行循環(huán)調(diào)度，以保證CPU至少可以得到一半的系統(tǒng)總線（存儲器或外設）使用時間。發(fā)生一個事件后，外設向DMA控制器發(fā)送一個請求信號。DMA控制器根據(jù)通道的優(yōu)先權處理請求。當DMA控制器開始訪問發(fā)出請求的外設時，DMA控制器立即發(fā)送給外設一個應答信號。當從DMA控制器得到應答信號時，外設立即釋放請求。一旦外設釋放請求，DMA控制器同時撤銷應答信號。如果有更多的請求，外設可以在下一個周期啟動請求?？傊?，每次DMA傳送由3個操作組成：1）從外設數(shù)據(jù)寄存器或者從當前外設／存儲器地址寄存器指示的存儲器地址讀取數(shù)據(jù)，第一次傳輸時的開始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器指定的外設基地址或存儲器單元。10.2.1DMA處理2）將讀取的數(shù)據(jù)保存到外設數(shù)據(jù)寄存器或者當前外設／存儲器地址寄存器指示的存儲器地址，第一次傳輸時的開始地址是DMA_CPARx或DMA_CMARx寄存器指定的外設基地址或存儲器單元。3）執(zhí)行一次DMA_CNDTRx寄存器的遞減操作，該寄存器包含未完成的操作數(shù)目。仲裁器根據(jù)通道請求的優(yōu)先級啟動外設／存儲器的訪問。優(yōu)先權管理分兩個階段。1）軟件：每個通道的優(yōu)先權可以在DMA_CCRx寄存器中的PL［1:0］設置，有4個等級：最高優(yōu)先級、高優(yōu)先級、中等優(yōu)先級、低優(yōu)先級。2）硬件：如果兩個請求有相同的軟件優(yōu)先級，則較低編號的通道比較高編號的通道有較高的優(yōu)先權。例如，通道2優(yōu)先于通道4。DMA1控制器的優(yōu)先級高于DMA2控制器的優(yōu)先級。

10.2.2仲裁器每個通道都可以在有固定地址的外設寄存器和存儲器之間執(zhí)行DMA傳輸。DMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是可編程的，最大為65535。數(shù)據(jù)項數(shù)量寄存器包含要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)項數(shù)量，在每次傳輸后遞減。1．可編程的數(shù)據(jù)量外設和存儲器的傳輸數(shù)據(jù)量可以通過DMA_CCRx寄存器中的PSIZE和MSIZE位編程設置。10.2.3DMA通道2.指針增量通過設置DMA_CCRx寄存器中的PINC和MINC標志位，外設和存儲器的指針在每次傳輸后可以有選擇地完成自動增量。當設置為增量模式時，下一個要傳輸?shù)牡刂穼⑹乔耙粋€地址加上增量值，增量值取決于所選的數(shù)據(jù)寬度為1、2或4。第一個傳輸?shù)牡刂反娣旁贒MA_CPARx/DMA_CMARx寄存器中。在傳輸過程中，這些寄存器保持它們初始的數(shù)值，軟件不能改變和讀出當前正在傳輸?shù)牡刂罚ㄋ趦?nèi)部的當前外設／存儲器地址寄存器中）。當通道配置為非循環(huán)模式時，傳輸結束后（即傳輸計數(shù)變?yōu)?）將不再產(chǎn)生DMA操作。要開始新的DMA傳輸，需要在關閉DMA通道的情況下，在DMA_CNDTRx寄存器中重新寫入傳輸數(shù)目。在循環(huán)模式下，最后一次傳輸結束時，DMA_CNDTRx寄存器的內(nèi)容會自動地被重新加載為其初始數(shù)值，內(nèi)部的當前外設／存儲器地址寄存器也被重新加載為DMA_CPARx/DMA_CMARx寄存器設定的初始基地址。3. 通道配置過程下面是配置DMA通道x的過程（x代表通道號）：1）在DMA_CPARx寄存器中設置外設寄存器的地址。發(fā)生外設數(shù)據(jù)傳輸請求時，這個地址將是數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑椿蚰繕恕?）在DMA_CMARx寄存器中設置數(shù)據(jù)存儲器的地址。發(fā)生存儲器數(shù)據(jù)傳輸請求時，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將從這個地址讀出或?qū)懭脒@個地址。3）在DMA_CNDTRx寄存器中設置要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。在每個數(shù)據(jù)傳輸后，這個數(shù)值遞減。4）在DMA_CCRx寄存器的PL［1:0］位中設置通道的優(yōu)先級。5）在DMA_CCRx寄存器中設置數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?、循環(huán)模式、外設和存儲器的增量模式、外設和存儲器的數(shù)據(jù)寬度、傳輸一半產(chǎn)生中斷或傳輸完成產(chǎn)生中斷。6）設置DMA_CCRx寄存器的ENABLE位，啟動該通道。一旦啟動了DMA通道，即可響應連到該通道上的外設的DMA請求。當傳輸一半的數(shù)據(jù)后，半傳輸標志（HTIF）被置1，當設置了允許半傳輸中斷位（HTIE）時，將產(chǎn)生中斷請求。在數(shù)據(jù)傳輸結束后，傳輸完成標志（TCIF）被置1，如果設置了允許傳輸完成中斷位（TCIE），則將產(chǎn)生中斷請求。4. 循環(huán)模式循環(huán)模式用于處理循環(huán)緩沖區(qū)和連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸（如ADC的掃描模式）。DMA_CCR寄存器中的CIRC位用于開啟這一功能。當循環(huán)模式啟動時，要被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)目會自動地被重新裝載成配置通道時設置的初值，DMA操作將會繼續(xù)進行。5.存儲器到存儲器模式DMA通道的操作可以在沒有外設請求的情況下進行，這種操作就是存儲器到存儲器模式。如果設置了DMA_CCRx寄存器中的MEM2MEM位，在軟件設置了DMA_CCRx存器中的EN位啟動DMA通道時，DMA傳輸將馬上開始。當DMA_CNDTRx寄存器為0時，DMA傳輸結束。存儲器到存儲器模式不能與循環(huán)模式同時使用。每個DMA通道都可以在DMA傳輸過半、傳輸完成和傳輸錯誤時產(chǎn)生中斷。為應用的靈活性考慮，通過設置寄存器的不同位來打開這些中斷。相關的中斷事件標志位及對應的使能控制位分別為：1）“傳輸過半”的中斷事件標志位是HTIF，中斷使能控制位是HTIE。2）“傳輸完成”的中斷事件標志位是TCIF，中斷使能控制位是TCIE。3）“傳輸錯誤”的中斷事件標志位是TEIF，中斷使能控制位是TEIE。10.2.4DMA中斷讀寫一個保留的地址區(qū)域，將會產(chǎn)生DMA傳輸錯誤。在DMA讀寫操作期間發(fā)生DMA傳輸錯誤時，硬件會自動清除發(fā)生錯誤的通道所對應的通道配置寄存器（DMA_CCRx）的EN位，該通道操作被停止。此時，在DMA_IFR寄存器中對應該通道的傳輸錯誤中斷標志位（TEIF）將被置位，如果在DMA_CCRx寄存器中設置了傳輸錯誤中斷允許位，則將產(chǎn)生中斷。10.3DMA庫函數(shù)DMA固件庫支持10種庫函數(shù)，如表10-1所示。為了理解這些函數(shù)的具體使用方法，本節(jié)將對這些函數(shù)做詳細介紹。表10-1DMA庫函數(shù)函數(shù)名稱功能DMA_DeInit將DMA的通道x寄存器重設為缺省值DMA_Init根據(jù)DMA_InitStruct中指定的參數(shù)，初始化DMA的通道x寄存器DMA_StructInit把DMA_InitStruct中的每一個參數(shù)按缺省值填入DMA_Cmd使能或者失能指定通道xDMA_ITConfig使能或者失能指定通道x的中斷DMA_GetCurrDataCounter得到當前DMA通道x剩余的待傳輸數(shù)據(jù)數(shù)目DMA_GetFlagStatus檢查指定的DMA通道x標志位設置與否DMA_ClearFlag清除DMA通道x待處理標志位DMA_GetITStatus檢查指定的DMA通道x中斷發(fā)生與否DMA_ClearITPendingBit清除DMA通道x中斷待處理標志位1．函數(shù)DMA_DeInit函數(shù)名：DMA_DeInit。函數(shù)原型：voidDMA_DeInit（DMA_Channel_TypeDef*DMAy_Channelx）。功能描述：DMAy_Channelx寄存器重設為缺省值。輸入?yún)?shù)：DMAy_Channelx，DMAy的通道x，其中y可以是1或2，對于DMA1，x可以是1~7，對于DMA2，x可以是1~5。輸出參數(shù)：無。返回值：無。例如：/*DeinitializetheDMA1Channe22*/DMA_DeInit(DMA1_Channe12);2．函數(shù)DMA_Init函數(shù)名：DMA_Init。函數(shù)原型：voidDMA_Init（DMA_Channel_TypeDef*DMAy_Channelx，DMA_InitTypeDef*DMA_InitStruct）.功能描述：根據(jù)DMA_InitStruct指定的參數(shù)初始化DMAy的通道x寄存器.輸入?yún)?shù)1：DMAy_Channelx，DMAy的通道x，其中y可以是1或2，對于DMAI，x可以是1~7，對于DMA2，x可以是1~5。輸入?yún)?shù)2：DMA_InitStruct，指向結構DMA_InitTypeDef的指針，包含了DMAy通道x的配置信息。輸出參數(shù)：無。返回值：無。例如：/*InitializetheDMA1ChannellaccordingtotheDMA_InitStructuremembers*/DMAInitTypeDef

DMA_InitStructure;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=0x40005400;DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr=0x20000100;DMA_InitStructure.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC;DNAInitStructure.DMA_BufferSize=256;DMAInitStructure,DMA_PeripheralInc-DMA_PeripheralInc_Disable;DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc-DMA_MemoryInc_Enable;DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;DMAInitStructure,DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_HalfWord;DMA_InitStructure.DMA_Mode=DMA_Mode_Normal;DMAInitStructure,DMA_Priority=DMA_Priority_Medium;DMA_InitStructure,DMA_M2M=DMA_M2M_Disable;DMA_Init(DMA1_Channe11,&DMA_InitStructure);3．函數(shù)DMA＿GetCurrDataCounte函數(shù)名：DMA_GetCurrDataCounter。函數(shù)原型：u16DMA_GetCurrDataCounter（DMA_Channel_TypeDef*DMAy_Channelx）。功能描述：返回當前DMAy通道x剩余的待傳輸數(shù)據(jù)數(shù)目。輸入?yún)?shù)：DMAy_Channelx，選擇DMAy通道x。輸出參數(shù)：無。返回值：當前DMA通道x剩余的待傳輸數(shù)據(jù)數(shù)目。例如：/*GetthenumberofremainingdataunitsinthecurrentDMA1Channe12transfer*/u16CurrDataCount;CurrDataCount-DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channe12);4．函數(shù)DMA＿Cmd函數(shù)名：DMA_Cmd。函數(shù)原型：voidDMA_Cmd（DMA_Channel_TypeDef*DMAy_Channelx，F(xiàn)unctionalState

NewState）。功能描述：使能或者失能指定的通道x。輸入?yún)?shù)1：DMAy_Channelx：選擇DMAy通道x。輸入?yún)?shù)2：NewState，DMA通道x的新狀態(tài)。這個參數(shù)可以取ENABLE或者DISABLE。輸出參數(shù)：無。返回值：無。例如：/*EnableDMA1Channe17*/DMA_Cmd(DMA1_Channe17,ENABLE);5．函數(shù)DMA＿GetFlagStatus函數(shù)名：DMA_GetFlagStatus。函數(shù)原型：FlagStatus

DMA_GetFlagStatus（uint32_tDMAy_FLAG）。功能描述：檢查指定的DMAy通道x標志位設置與否。輸入?yún)?shù)：DMAyFLAG，待檢查的DMAy通道x標志位。輸出參數(shù)：無。返回值：DMA_FLAG的新狀態(tài)（SET或者RESET）。例如：/*TestiftheDMA1Channe16halftransferinterruptflagissetornot*/FlagStatusStatus;Status=DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_HT6);6．函數(shù)DMA＿ClearFlag函數(shù)名：DMA_ClearFlag。函數(shù)原型：voidDMA_ClearFlag（u32DMAy_FLAG）。功能描述：清除DMAy通道x待處理標志位。輸入?yún)?shù)：DMAyFLAG，待清除的DMA標志位，使用操作符“|”可以同時選中多個DMA標志位。輸出參數(shù)：無。返回值：無。例如：/