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细说STM32F407单片机以DMA方式读写外部SRAM的方法

news 来源：原创 2025/5/14 1:54:13

一、工程配置

1、时钟、DEBUG、GPIO、CodeGenerator

2、USART3

3、NVIC

4、 FSMC

5、DMA 2

（1）创建MemToMem类型DMA流

（2）开启DMA流的中断

二、软件设计

1、KEYLED

2、fsmc.h、fsmc.c、dma.h、dma.c

3、main.h

4、main.c

三、运行与调试

本文作者旨在介绍如何使用DMA方式读写外部SRAM。继续使用旺宝红龙开发板STM32F407ZGT6 KIT V1.0。

参考文章：细说STM32F407单片机以轮询方式读写外部SRAM的方法-CSDN博客 https://wenchm.blog.csdn.net/article/details/144959391

原理图，详见参考文章。

一、工程配置

外部SRAM还可以通过DMA方式访问，HAL驱动程序中提供了HAL_SRAM_Write_DMA()和HAL_SRAM_Read_DMA()两个函数用于外部SRAM的DMA方式读写数据。但是在FSMC的参数设置界面并没有DMA设置界面，外部SRAM的DMA配置方法与一般的外设不同。在FSMC组件的配置界面没有DMA设置页面，为此需要在CubeMX里单独创建一个DMA流，然后在程序里编写少量代码将创建的DMA流与Bank 1子区3对象关联。

工程仍然引用KEYLED文件夹中的文件，使用方法详见参考文章。其按键的功能定义：

[S2]KeyUp   = Write directly.    LED1 ON
[S3]KeyDown = Write by DMA.      LED2 ON
[S4]KeyLeft = Read by DMA.       LED3 ON

1、时钟、DEBUG、GPIO、CodeGenerator

外部时钟，25MHz，设置到HCLK=168MHz，PCLK1=42MHz，PCLK2=84MHz，其它，都设置成168MHz。

DEBUG，选择serial wire，CodeGenerator的设置同参考文章1。

2、USART3

使用管脚PB10、PB11，不用USART6是因为IDE提示与FSMC有争执。

3、NVIC

开启DMA2全局中断，优先级=1，修改TIME BASE中断优先级=0。

4、 FSMC

设置与参考文章相同。

5、DMA 2

（1）创建MemToMem类型DMA流

在组件面板的System Core分组里有一个DMA组件，可以在这里管理已经为外设的DMA请求配置好的DMA流，也可以在这里直接创建DMA配置。DMA组件没有任何模式参数需要设置，界面如图所示：

访问外部SRAM的DMA传输方向是Memory To Memory（存储器到存储器），只有DMA2控制器支持这种类型的DMA传输，在Mem ToMem页面配置的DMA流会自动显示在DMA2页面。本示例创建的DMA配置，DMA请求只能选择为MEMTOMEM，选择一个流DMA2 Stream2（只能是DMA2控制器的DMA流），传输方向是Memory To Memory。

这个DMA流的属性参数设置需要注意以下事项：

DMA流的工作模式（Mode）只能设置为正常（Normal）模式，不能设置为循环模式。
DMA流会自动使用FIFO，且不能关闭。
源存储器和目标存储器的数据宽度（Data Width）设置为Word，这是因为函数HAL_SRAM_Write_DMA()和HAL_SRAM_Read_DMA()只支持uint32_t类型的数据缓冲区。
源存储器和目标存储器都应该开启地址自增功能。

CubeMX会为这样配置的一个DMA流生成初始化代码，也就是会定义DMA_HandleTypeDef类型的DMA流对象变量，并根据CubeMX里的设置生成赋值代码，用函数HAL_DMA_Init()进行DMA流的初始化，但是不会生成代码将DMA流对象与外设关联，也就是不会生成调用函数__HAL_LINKDMA()的代码，需要用户自己在程序中编写代码将DMA流对象与FSMC Bank 1子区3对象关联。这与前面介绍过的一些外设使用DMA的配置方法有差异。

（2）开启DMA流的中断

前面创建的DMA配置中用到DMA2 Stream2流，这个DMA流的中断并不会自动打开。不打开DMA流的中断，DMA传输完成中断事件的回调函数就不会被调用。所以，还需要在NVIC管理界面开启DMA2 Stream2的全局中断，将这个中断的抢占优先级设置为1，以防回调函数里直接或间接用到延时函数HAL Delay()。

二、软件设计

1、KEYLED

本例的项目中要使用KEYLED，其中的keyled.c和keyled.h的使用方法与参考文章相同。

2、fsmc.h、fsmc.c、dma.h、dma.c

由IDE自动生成，不需要修改。

3、main.h

/* USER CODE BEGIN Private defines */
void SRAM_WriteDirect();
void SRAM_WriteDMA();
void SRAM_ReadDMA();
/* USER CODE END Private defines */

4、main.c

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "keyled.h"
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes */

/* USER CODE BEGIN PD */
// SRAM的容量不同，该处的定义就不同,更改SRAM就得修改此处的定义
#define SRAM_ADDR_BEGIN	 0x68000000UL //Bank1子区3的SRAM起始地址
#define SRAM_ADDR_HALF	 0x6801FFFFUL //SRAM容量256K*16bit，中间地址128K字节
#define SRAM_ADDR_END	 0x6803FFFFUL //SRAM容量256K*16bit，结束地址512K字节
//#define SRAM_ADDR_HALF 0x68080000UL //SRAM容量512K*16bit，中间地址512K字节
//#define SRAM_ADDR_END	 0x680FFFFFUL //SRAM容量512K*16bit，结束地址1024K字节
/* USER CODE END PD */

/* USER CODE BEGIN PV */
#define	 COUNT 5			//缓存区数据个数
uint32_t txBuffer[COUNT];	//DMA发送缓存区
uint32_t rxBuffer[COUNT];	//DMA接收缓存区uint8_t	 DMA_Direction=1;	//DMA传输方向，1=write, 0=read
uint8_t	 DMA_Busy=0;		//DMA工作状态，1=busy, 0=idle/* USER CODE END PV */

/* USER CODE BEGIN 2 */__HAL_LINKDMA(&hsram3,hdma,hdma_memtomem_dma2_stream0);  //将DMA传输配置与外设hsram3关联printf("Demo19_2_FSMC_DMA: External SRAM\r\n");printf("Read/Write SRAM by DMA\r\n");//显示菜单printf("[S2]KeyUp   = Write directly.\r\n");printf("[S3]KeyDown = Write by DMA.\r\n");printf("[S4]KeyLeft = Read by DMA.\r\n\r\n");// MCU output low level LED light is onLED1_OFF();LED2_OFF();LED3_OFF();/* USER CODE END 2 */

在main()函数里完成外设初始化后，执行了下面一行语句：

__HAL_LINKDMA(&hsram3,hdma,hdma_memtomem_dma2_stream0);

执行这行语句相当于执行了下面两行语句：

(&hsram3)->hdma =&(hdma_memtomem_dma2_stream0);	//hsram3的hdma指向具体的DMA流对象
(hdma_memtomem_dma2_stream0).Parent=(&hsram3);	//DMA流对象的Parent指向具体外设hsram3

所以，其功能就是将DMA流对象hdma_memtomem_dma2_stream0与外设hsram3互相关联。就是将初始化DMA流对象的代码放到了函数MX_DMA_Init()里，没有自动生成调用__HAL_LINKDMA()的代码实现DMA流与外设的互相关联。所以在main()函数里，需要调用函数__HAL_LINKDMA()将外设hsram3与DMA流对象hdma_memtomem_dma2_stream0关联起来。

 /* USER CODE BEGIN 3 */KEYS  curKey=ScanPressedKey(KEY_WAIT_ALWAYS);switch(curKey){case KEY_UP:{SRAM_WriteDirect();LED1_ON();LED2_OFF();LED3_OFF();break;}case KEY_DOWN:{SRAM_WriteDMA();LED1_OFF();LED2_ON();LED3_OFF();break;}case KEY_LEFT:{SRAM_ReadDMA();LED1_OFF();LED2_OFF();LED3_ON();break;}default:{LED1_OFF();LED2_OFF();LED3_OFF();}}HAL_Delay(500);	//延时，消除按键抖动影��?}/* USER CODE END 3 */

文件main.c定义了几个全局变量用于DMA数据传输。

在外设初始化部分，MX_DMA_Init()用于DMA初始化，就是初始化CubeMX中定义的MemToMem类型的DMA流对象。MX_FSMC_Init()用于FSMC初始化，这个函数的代码与参考文章的示例的定义完全相同。

外设初始化完成后，要调用函数__HAL_LINKDMA()将DMA流对象hdma_memtomem_dma2_stream0与FSMC Bank 1子区3对象hsram3关联。（有时候，会用refactor方法将其更名为hdma_m2m_sram。但是重新生成式又会恢复到IDE自动生成的对象名。）

主程序里显示了一个菜单，while循环里通过检测按键对菜单做出响应，响应代码中用到3个自定义函数，USER CODE BEGIN 4数据对里介绍这几个函数的实现代码。

/* USER CODE BEGIN 4 */
//直接写入
void SRAM_WriteDirect()
{//准备数组数据printf("Writing 32bit array directly...\r\n");uint32_t Value=600;uint32_t *pAddr_32b=(uint32_t *)(SRAM_ADDR_BEGIN+256);	//给指针赋值//准备数组,写数据for(uint8_t i=0; i<COUNT; i++){txBuffer[i]=Value;HAL_SRAM_Write_32b(&hsram3, pAddr_32b, &Value, 1);printf("The data writed at ADD %p = %ld\r\n",pAddr_32b,Value);Value += 5;pAddr_32b ++;}if (HAL_SRAM_Write_32b(&hsram3, pAddr_32b, txBuffer, COUNT) == HAL_OK)printf("Array is written directly successfully.\r\n\r\n");
}//DMA方式写入SRAM
void SRAM_WriteDMA()
{printf("Writing 32bit array by DMA...\r\n");uint32_t Value=800;uint32_t *pAddr_32b=(uint32_t *)(SRAM_ADDR_BEGIN+256);DMA_Direction=1;	//DMA传输方向,1=write, 0=readDMA_Busy=1;			//表示DMA正在传输状态，1=working, 0=idlefor(uint8_t i=0; i<COUNT; i++){txBuffer[i]=Value;Value += 6;}HAL_SRAM_Write_DMA(&hsram3, pAddr_32b, txBuffer, COUNT);
}//DMA方式读取SRAM
void SRAM_ReadDMA()
{printf("Reading 32bit array by DMA...\r\n");DMA_Direction=0;	//DMA传输方向，1=write, 0=readDMA_Busy=1;			//表示DMA正在传输状态，1=working, 0=idleuint32_t *pAddr_32b=(uint32_t *)(SRAM_ADDR_BEGIN+256);HAL_SRAM_Read_DMA(&hsram3, pAddr_32b, rxBuffer, COUNT);	//以DMA方式读取SRAM
}//DMA传输完成中断回调函数
void HAL_SRAM_DMA_XferCpltCallback(DMA_HandleTypeDef *hdma)
{uint32_t *pAddr_32b=(uint32_t *)(SRAM_ADDR_BEGIN+256);if (DMA_Direction == 1){	//DMA传输方向，1=write, 0=readfor(uint8_t i=0; i<COUNT; i++){printf("The data writed at ADD %p = %ld\r\n",pAddr_32b,txBuffer[i]);pAddr_32b ++;}printf("Written by DMA complete.\r\n\r\n");}else if (DMA_Direction == 0){for(uint8_t i=0; i<COUNT; i++){printf("The data read at ADD %p = %ld\r\n",pAddr_32b,rxBuffer[i]);pAddr_32b ++;}printf("Read by DMA complete.\r\n\r\n");}elsereturn;DMA_Busy=0;			//表示DMA结束了传输，1=working, 0=idle
}int __io_putchar(int ch)
{HAL_UART_Transmit(&huart3,(uint8_t*)&ch,1,0xFFFF);return ch;
}
/* USER CODE END 4 */

按下KeyUp键后，调用函数SRAM_WriteDirect(),其功能是调用函数HAL_SRAM_Write_32b()向外部SRAM写入一个数组的数据，主要是为了测试DMA方式读出的数据是否正确。hsram3关联的DMA流是MemToMem类型的，使用函数HAL_SRAM_Write_DMA()以DMA方式写入数据，或使用函数HAL_SRAM_Read_DMA()以DMA方式读取数据时，都使用这个DMA流，回调函数都是HAL_SRAM_DMA_XferCpltCallback()。所以，定义了两个全局变量表示DMA传输方向和DMA工作状态。

全局变量DMA_Direction表示DMA传输方向：DMA_Direction为1时，表示数据写入；为0时，表示数据读出。
全局变量DMA_Busy表示是否正在进行DMA传输：DMA_Busy为1时，表示正在进行DMA传输；为0时，表示空闲。

按下KeyDown键时，调用函数SRAM_WriteDMA()，其功能是调用HAL_SRAM_Write_DMA()以DMA方式向外部SRAM写入一个数组的数据。在开启DMA传输之前，将全局变量DMA_Direction设置为1，表示写入操作，将DMA_Busy设置为1。

按下KeyLeftt键时，调用函数SRAM_ReadDMA()，其功能是调用函数HAL_SRAM_Read_DMA()，以DMA方式从外部SRAM读取一批数据。在开启DMA传输之前，将全局变量DMA_Direction设置为0，表示读取操作，DMA_Busy设置为1。

函数HAL SRAM_Write_DMA()和HAL_SRAM_Read_DMA()启动的DMA传输完成后，会触发DMA流的传输完成事件中断，会调用相同的一个回调函数HAL_SRAM_DMA_XferCpltCallback()，所以需要在这个回调函数区分DMA传输方向。通过全局变量DMA_Direction可以判断DMA传输方向，从而做出相应的响应。回调函数处理完成后，将全局变量DMA_Busy的值设置为0，表示DMA传输完成。

在函数SRAM_WriteDMA()和SRAM_ReadDMA()中启动DMA传输之前，理论上还应该判断变量DMA_Busy的值。如果DMA_Busy为1，表示有未完成的DMA传输，需要等待DMA_Busy变为0之后再启动一次DMA传输。本示例中使用按键启动DMA传输，手动操作速度很慢，所以未做判断处理。

三、运行与调试

测试过程中仍然发现与参考文章一样的情况，等待作者解决后重新发布出来。

一、工程配置

1、时钟、DEBUG、GPIO、CodeGenerator

2、USART3

3、NVIC

4、 FSMC

5、DMA 2

（1）创建MemToMem类型DMA流

（2）开启DMA流的中断

二、软件设计

1、KEYLED

2、fsmc.h、fsmc.c、dma.h、dma.c

3、main.h

4、main.c

三、运行与调试

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