08 DMAC 串口数据传输实验

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本系列教程目录：

DMAC 串口数据传输实验

本章目标：

了解 DMA 基本概念和 RA6M5 处理器的 DMAC 模块
学会使用 RASC 配置 DMAC 在指定内存间搬移数据

硬件设计

本实验使用开发板的 SCI UART 串口配合 DMAC 模块，实现数据的 DMA 传输。

软件设计

新建工程

复制一份“07 SCI-UART_Recv_send”修改文件夹名“08 DMAC-UART”，双击打开 EBF_RA6M5.uvprojx 工程，通过 Keil 的新建文件新建 dmac.c 和 dmac.h，保存到目录下的 \src 文件夹下。

FSP 配置

Keil 界面选择“Tools”→“RA Smart Configurator”打开 RASC 界面。

在 FSP 配置界面里面点开“Stacks”界面，“New Stack”→“Transfer”→“r_dmac”新建两个 DMAC 模块，用于 UART 的发送和接收。

插图01

插图02

添加后，配置这两个 DMAC 模块，一个配置为用于 UART 发送，一个配置为用于 UART 接收。

UART 发送的 DMAC 配置：

插图03

UART 接收的 DMAC 配置：

插图04

属性	描述
Name	名字。上图配置为 `g_transfer_dmac0`，按照自己命名习惯设置、并且与代码中的对应即可。
Channel	通道：DMA 传输通道选择。这里选择通道 0，通道 0 也是优先级最高的通道。 RA6M5 有 8 个通道，0~7 可选。其他 MCU 型号可能不同。
Mode	模式：DMA 传输模式选择。默认选择正常模式即可。
Transfer Size	传输大小：传输数据单元的大小。默认设置为 2 字节即可。
Destination Address Mode	目标地址模式：默认设置为固定。
Source Address Mode	源地址模式：默认设置为固定。
Repeat Area (Unused in Normal Mode)	重复区域（正常模式下不使用）：源地址。
Destination Pointer	目标指针：NULL（在这里不方便确定传输地址，后续在代码部分配置）。
Source Pointer	源指针：NULL（在这里不方便确定传输地址，后续在代码部分配置）。
Number of Transfers	传输次数：指定正常和重复模式的传输次数或重复-块传输模式的块大小。
Number of Blocks (Valid only in Repeat, Block or Repeat-Block Mode)	块数量：指定要在重复、块或重复-块模式下传输的块数。
Activation Source	触发源：选择 DMAC 传输开始事件。如果未选择 ELC 事件，则可以使用软件启动。
Callback	回调函数：触发 DMAC 中断时调用的回调函数。此处设置为 `dmac0_callback`。
Context	上下文：指向通过回调函数传递的上下文结构的指针。
Transfer End Interrupt Priority	传输结束中断优先级：传输结束中断的优先级设置。
Interrupt Frequency	中断频率（选择什么时候触发中断）：所有传输都完成后产生中断。传输完每一个块或重复大小的数据时都产生中断。
Offset value	偏移：偏移值在每次传输后添加到传输地址。（仅当地址模式为“偏移”时有效）
Source Buffer Size	源缓冲大小：指定整个源缓冲区的大小。（仅适用于带有源地址更新模式的重复-块传输模式，不适用于地址偏移模式）

配置完成之后可以按下快捷键“Ctrl + S”保存，最后点击 “Generate Project Content” 按钮，让软件自动生成配置代码即可。

DMAC配置信息

在 hal_data.c 中生成 DMAC 的设备对象 g_transfer_dmac_sci0_tx，它是 transfer_instance_t 类型的结构体。此结构体的成员表明了 DMAC 设备对象的控制参数、配置信息和操作 API 等信息。

const transfer_instance_t g_transfer_dmac_sci0_tx =
{
    .p_ctrl        = &g_transfer_dmac_sci0_tx_ctrl,
    .p_cfg         = &g_transfer_dmac_sci0_tx_cfg,
    .p_api         = &g_transfer_on_dmac
};

p_cfg：transfer_cfg_t 结构体类型常量指针成员，指向同类型的 g_transfer_dmac_sci0_tx_cfg 全局常量，g_transfer_dmac_sci0_tx_cfg 的成员取值来自 RASC 中对于该 DMAC 设备对象的配置。

const transfer_cfg_t g_transfer_dmac_sci0_tx_cfg =
{
    .p_info              = &g_transfer_dmac_sci0_tx_info,
    .p_extend            = &g_transfer_dmac_sci0_tx_extend,
};

g_transfer_dmac_sci0_tx_info：表明 DMAC 设备对象的地址变化方式、传输数据大小等信息：

transfer_info_t g_transfer_dmac_sci0_tx_info =
{
    .transfer_settings_word_b.dest_addr_mode = TRANSFER_ADDR_MODE_FIXED,
    .transfer_settings_word_b.repeat_area    = TRANSFER_REPEAT_AREA_SOURCE,
    .transfer_settings_word_b.irq            = TRANSFER_IRQ_END,
    .transfer_settings_word_b.chain_mode     = TRANSFER_CHAIN_MODE_DISABLED,
    .transfer_settings_word_b.src_addr_mode  = TRANSFER_ADDR_MODE_INCREMENTED,
    .transfer_settings_word_b.size           = TRANSFER_SIZE_1_BYTE,
    .transfer_settings_word_b.mode           = TRANSFER_MODE_NORMAL,
    .p_dest                                  = (void *) NULL,
    .p_src                                   = (void const *) NULL,
    .num_blocks                              = 0,
    .length                                  = 1,
};

g_transfer_dmac_sci0_tx_extend 表明 DMAC 设备对象的中断、内存偏移大小、源数据内存大小等信息：

const dmac_extended_cfg_t g_transfer_dmac_sci0_tx_extend =
{
    .offset              = 1,
    .src_buffer_size     = 1,
#if defined(VECTOR_NUMBER_DMAC0_INT)
    .irq                 = VECTOR_NUMBER_DMAC0_INT,
#else
    .irq                 = FSP_INVALID_VECTOR,
#endif
    .ipl                 = (6),
    .channel             = 0,
    .p_callback          = transfer_dmac_sci0_tx_callback,
    .p_context           = NULL,
    .activation_source   = ELC_EVENT_SCI0_TXI,
};

中断回调函数

在 RASC 中设置中断回调函数的名字后，会在 hal_data.h 中声明此函数。

#ifndef transfer_dmac_sci0_rx_callback
void transfer_dmac_sci0_rx_callback(transfer_callback_args_t * p_args);
#endif
 
#ifndef transfer_dmac_sci0_tx_callback
void transfer_dmac_sci0_tx_callback(transfer_callback_args_t * p_args);
#endif

在所有的数据都传输完毕后，中断被触发，进而调用这个回调函数。只需要设置一个变量表示 DMA 传输完毕。

程序设计

实现串口的数据收发，通过 USB 串口连接开发板和电脑，电脑端使用串口调试助手给开发板发送数据，开发板把接收的数据发送回电脑端。

打开 DMAC 设备对象

fsp_err_t (* open)(transfer_ctrl_t * const p_ctrl, 
                   transfer_cfg_t const * const p_cfg);

p_ctrl：用来记录一些状态信息；

p_cfg：配置信息，实际上就是指向 RASC 生成的 g_dma0_cfg 结构体；

关闭 DMAC 设备对象

fsp_err_t (* close)(transfer_ctrl_t * const p_ctrl);

close 函数会将 DMAC 设备对象的 open 标志位设置为 CLOSED，并且关闭中断。

使能 DMAC 的数据传输

fsp_err_t (* enable)(transfer_ctrl_t * const p_ctrl);

可能会在其它的 API 中使能 DMAC 的数据传输功能，因而此函数并非一定要手动调用，例如 reset 函数内就会在最后使能 DMAC 的数据传输。

软件开启 DMAC 的数据传输

fsp_err_t (* softwareStart)(transfer_ctrl_t * const p_ctrl, 
                            transfer_start_mode_t mode);

mode 参数是 transfer_start_mode_t 枚举类型，可以选择每次软件触发传输时，是只传输一个数据，还是传输多个数据直到所有数据传输完成，此枚举的原型如下：

typedef enum e_transfer_start_mode
{
    TRANSFER_START_MODE_SINGLE = 0,
    TRANSFER_START_MODE_REPEAT = 1
} transfer_start_mode_t;

软件停止 DMAC 的数据传输

fsp_err_t (* softwareStop)(transfer_ctrl_t * const p_ctrl);

只有在使用 softwareStart(…, TRANSFER_START_MODE_REPEAT) 模式的软件触发 DMAC 时，才能使用 softwareStop 函数中断 DMAC 的传输。

程序编写

在 dmac.h 头文件里定义初始化函数，设置数据长度，设置数据地址函数。

#ifndef __BSP_DMAC_H
#define __BSP_DMAC_H
#include "hal_data.h"
 
 
void dmac_Init(void);
 
void set_transfer_length(transfer_cfg_t const * p_config, volatile uint16_t length);
 
void set_transfer_address(transfer_cfg_t const * const p_config,
        const volatile uint8_t * p_src, const volatile uint8_t * p_dest);
 
#endif

在 dmac.c 里实现初始化函数、中断回调函数，设置数据长度，设置数据地址函数。

#include "dmac.h"
 
// 初始化 DMAC 模块
void dmac_Init(void)
{
    fsp_err_t err;
 
    // 配置发送 
    err = g_transfer_on_dmac.open(g_transfer_dmac_sci0_tx.p_ctrl, g_transfer_dmac_sci0_tx.p_cfg);
    assert(FSP_SUCCESS == err);
    err = g_transfer_on_dmac.enable(g_transfer_dmac_sci0_tx.p_ctrl);
    assert(FSP_SUCCESS == err);
 
    // 配置接收
    err = g_transfer_on_dmac.open(g_transfer_dmac_sci0_rx.p_ctrl, g_transfer_dmac_sci0_rx.p_cfg);
    assert(FSP_SUCCESS == err);
    err = g_transfer_on_dmac.enable(g_transfer_dmac_sci0_rx.p_ctrl);
    assert(FSP_SUCCESS == err);
}
 
void set_transfer_length(transfer_cfg_t const * p_config, volatile uint16_t length)
{
    p_config->p_info->length = length;
}
 
// 设置传输的源地址和目的地址
void set_transfer_address(transfer_cfg_t const * const p_config,
        const volatile uint8_t * p_src, const volatile uint8_t * p_dest)
{
    p_config->p_info->p_src = (void const * volatile) p_src;
    p_config->p_info->p_dest = (void * volatile) p_dest;
}
 
// DMA 传输完成标志位
volatile uint8_t dmac_sci0_tx_flag = 0;
volatile uint8_t dmac_sci0_rx_flag = 0;
 
// DMAC 发送中断回调函数
void transfer_dmac_sci0_tx_callback(transfer_callback_args_t *p_args)
{
    (void)(p_args);
    dmac_sci0_tx_flag = 1;
}
 
// DMAC 接收回调函数
void transfer_dmac_sci0_rx_callback(transfer_callback_args_t *p_args)
{
    (void)(p_args);
    dmac_sci0_rx_flag = 1;
}

在 hal_entry.c 文件中添加头文件 dmac.h，在 hal_entry 入口函数初始化 dmac，并添加 printf("start dmac test\r\n") 一条调试语句，开启 dmac 传输数据。

#define BUFFER_SIZE  20
 
uint8_t sci_tx_data[BUFFER_SIZE] = {"transfer from dmac\r\n"};
uint8_t sci_rx_data[BUFFER_SIZE];
 
void hal_entry(void)
{
    /* TODO: add your own code here */
 
    led_Init(); // LED 初始化
    uart0_Init();
     
     
    printf("start dmac test\r\n");
     
    uart_send_data(sci_tx_data, BUFFER_SIZE);
     
    R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS); //延时1秒
     
    // 清零 ICU IELSR 发送和接收中断寄存器
  R_ICU->IELSR[SCI0_RXI_IRQn] = 0U;
  R_ICU->IELSR[SCI0_TXI_IRQn] = 0U; 
   
  // 配置串口接收DMA 源地址、目标地址、长度
  set_transfer_address(g_transfer_dmac_sci0_rx.p_cfg, &R_SCI0->RDR, &sci_rx_data[0]);
  set_transfer_length(g_transfer_dmac_sci0_rx.p_cfg, BUFFER_SIZE);
 
  // 配置串口发送DMA 源地址、目标地址、长度
  set_transfer_address(g_transfer_dmac_sci0_tx.p_cfg, &sci_tx_data[0], &R_SCI0->TDR);
  set_transfer_length(g_transfer_dmac_sci0_tx.p_cfg, BUFFER_SIZE); 
 
    dmac_Init();
 
  // 手动触发传输数据寄存器空中断
  R_SCI0->SCR_b.TE = 0;
  R_SCI0->SCR_b.RE = 0;
  R_SCI0->SCR |= (0xF0);
   
    while(1)
    {
 
        if( dmac_sci0_rx_flag == 1 )//接收到数据
    {
            dmac_sci0_rx_flag = 0;
            LED1_TOGGLE();
             
            //失能发送和接收
            R_SCI0->SCR_b.TE = 0;
            R_SCI0->SCR_b.RE = 0;
             
            //重新设置发送地址，把接收的数据发送出去
            set_transfer_address(g_transfer_dmac_sci0_tx.p_cfg, &sci_rx_data[0], &R_SCI0->TDR);
      set_transfer_length(g_transfer_dmac_sci0_tx.p_cfg, BUFFER_SIZE);
            dmac_Init();
 
            //使能发送和接收
            R_SCI0->SCR |= (0xF0);
             
             
             
        }
    R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS); //延时1秒   
    }
 
 
#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
    /* Enter non-secure code */
    R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

下载验证

首先通过 USB 串口连接电脑和开发板，串口的 RX/TX 分别连接开发板的 TX/RX，交叉连接，电脑端打开串口调试助手，波特率设置 115200。

连接下载器，将程序编译并下载到开发板之后，按下复位按键来复位开发板，程序启动初始化完会打印一句“start dmac test”，接下来发送一条数据，间隔 1s 发送第二条数据。

接下来通过串口上位机发送 20 字节字符串数据，DMAC 接收到数据后又会通过 DMAC 发送出来。

插图05

DMAC 串口数据传输实验

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