13.DMA讲解

DMA原理与应用DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种用来提高计算机系统效率的技术。

它允许外设直接访问主内存，而不需要通过中央处理器（CPU）的介入。

这种技术在数据传输和存储方面非常有用，并且广泛应用于各种计算机系统中。

DMA技术的主要原理是通过在主内存和外设之间建立一个独立的通路，使外设能够直接读取或写入主内存的数据，而不需要CPU的参与。

这种通路称为DMA控制器或DMA引擎。

DMA工作的主要步骤如下：1.初始化：首先需要对DMA控制器进行初始化设置，包括传输方向、起始地址、传输长度等。

2.请求服务：外设向DMA控制器发送请求，请求访问主内存。

3.CPU响应：当CPU接收到DMA请求时，它会检查DMA控制器是否可用，如果可用，则将控制权转交给DMA控制器。

4.数据传输：DMA控制器按照设置的参数进行数据传输，它可以直接将数据从外设读取到主内存，或者将主内存中的数据写入外设。

5.完成操作：当DMA传输完成后，DMA控制器会向CPU发出中断请求，CPU回应后继续其他操作。

DMA应用：1.数据传输：DMA技术在硬盘、网卡、声卡等外设与主内存之间的大量数据传输中得到广泛应用。

通过使用DMA技术，这些外设可以直接访问主内存，而不需要CPU的干预，大大提高了数据传输速度和系统吞吐量。

2.音视频处理：在音视频处理中，DMA可以将音频和视频数据从存储器传输到音频和视频解码器中进行处理，并将处理后的数据返回到存储器中。

这样可以减轻CPU的负担，提高音视频处理的效率。

3.图形显示：DMA技术在图形显示中也得到广泛应用。

图像数据存储在主内存中，并通过DMA控制器直接传输到显示器的显存中，以便显示图像。

这样可以显著减少CPU对图像显示的负担，提高图形显示的速度和质量。

4.数据备份和恢复：通过DMA技术，可以将主内存中的数据直接备份到外部存储设备中，或者将备份的数据恢复到主内存中。

这样可以避免CPU的干预，提高数据备份和恢复的效率。

DMA工作原理一、概述DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种计算机系统中的数据传输方式，它允许外设设备直接与内存进行数据交换，而无需通过CPU的介入。

DMA的工作原理是通过使用专门的DMA控制器来实现数据的高速传输，提高系统的效率和性能。

二、DMA的组成部份1. DMA控制器：DMA控制器是实现DMA功能的核心部件。

它负责控制数据的传输、地址的生成和数据的存储等功能。

DMA控制器通常集成在主板上，可以通过配置寄存器来设置传输的起始地址、传输的长度、传输的方向等参数。

2. 外设设备：外设设备是需要进行数据传输的设备，例如硬盘、网卡、声卡等。

外设设备通过DMA控制器与内存进行直接的数据交换，提高数据传输的效率。

3. 内存：内存是存储数据的地方，DMA控制器通过直接访问内存来实现数据的读取和写入。

内存中的数据可以被CPU和外设设备共享。

三、DMA的工作流程1. 配置DMA控制器：在进行DMA传输之前，需要通过配置DMA控制器来设置传输的参数。

这些参数包括传输的起始地址、传输的长度、传输的方向等。

配置完成后，DMA控制器就可以根据这些参数进行数据的传输。

2. 启动DMA传输：一旦DMA控制器被配置好，就可以启动DMA传输。

DMA控制器会根据配置的参数自动进行数据的传输。

在传输过程中，DMA控制器会从外设设备读取数据，并将数据写入内存，或者从内存读取数据，并将数据写入外设设备。

3. 完成DMA传输：当DMA传输完成后，DMA控制器会发送一个中断信号给CPU，通知传输的完成。

CPU可以通过处理中断来获取传输的结果，并进行相应的处理。

四、DMA的优势1. 提高系统的效率：由于DMA控制器可以直接访问内存，无需通过CPU的介入，因此可以大大提高数据传输的效率。

这样可以释放CPU的负担，使CPU能够更多地处理其他任务。

2. 减少数据传输的延迟：DMA传输可以在CPU执行其他任务的同时进行，减少了数据传输的延迟。

DMA基本知识计算机系统中各种常用的数据输入/输出方法有查询方式(包括无条件及条件传送方式)和中断方式，这些方式适用于CPU与慢速及中速外设之间的数据交换。

但当高速外设要与系统内存或者要在系统内存的不同区域之间进行大量数据的快速传送时，就在一定程度上限制了数据传送的速率。

直接存储器存取(DMA)就是为解决这个问题提出的，采用DMA方式，在一定时间段内，由DMA控制器取代CPU，获得总线控制权，来实现内存与外设或者内存的不同区域之间大量数据的快速传送。

典型DMA控制器(以下简称DMAC )，其数据传送工作过程如下：1．外设向DMAC发出DMA传送请求；2．DMAC通过连接到CPU的HOLD信号向CPU提出DMA请求；3．CPU在完成当前总线操作后会立即对DMA请求做出响应。

CPU的响应包括两个方面：一方面，CPU 将控制总线、数据总线和地址总线浮空，即放弃对这些总线的控制权；另一方面，CPU将有效的HLDA 信号加到DMAC上，以通知DMAC CPU己经放弃了总线的控制权；4．CPU将总线浮空，即放弃了总线控制权后，由DMAC接管系统总线的控制权，并向外设送出DMA 的应答信号；5．DMAC送出地址信号和控制信号，实现外设与内存或内存之间大量数据的快速传送。

6．DMAC将规定的数据字节传送完之后，通过向CPU发HOLD信号，撤消对CPU的DMA请求。

CPU 收到此信号，一方面使HLDA无效，另一方面又重新开始控制总线，实现正常取指令、分析指令、执行指令的操作。

s3c2440提供了4个通道的DMA，它们不仅可以实现内存之间的数据交换，还可以实现内存与外设，以及外设与外设之间的数据交换。

要用好s3c2440的DMA，关键是配置好它的源、目的寄存器，和必要的控制寄存器。

寄存器DISRCn是初始DMA源寄存器，它是用于设置DMA数据传输的源基址，而寄存器DIDSTn是初始DMA目的寄存器，它是用于设置DMA数据传输的目的基址。

DMA控制器原理详解目录工作原理DMA硬件架构DMA通道的作用DMA寄存器DMA出现的目的工作原理DMA全拼Direct Memory Access（直接内存存取），在传统的CPU存取数据时会先将数据放到缓存寄存器中然后在写入到指定位置CPU存取数据流程图：CPU经历了三个步骤，先将内存中指定位置上的数据取到数据缓存器中，然后在将数据缓存器中的内容写入到内存中，总共用了三步来完成内存两天不同地址上的数据写入而使用DMA之后就会变得非常简单，DMA不会放入暂存器，而是直接写入写入内存，你只需要设置好源地址，目标地址，传输量，那么DMA就会开始传输数据，但DMA会占用你设备的总线，也就是这个过程中你无法使用总线，需要进行一个控制权转移，这样虽然传输变快了但是传输期间CPU基本上做不了别的事情，但是有些架构已经为DMA提供了一套自己的总线，在DMA传输过程中CPU依然可以控制外设，这个控制权转移不是一直DMA有效的，为了保证CPU 也能正常通过系统总线去控制外设，一般会给DMA一定时间然后控制权在切回CPU，然后CPU处理一段时间在切回DMA直到DMA结束才会停止控制权转移。

DMA硬件架构以下取自STM32芯片手册中对DMA的框架描述•从上图可以看到DMA是一个单独的控制器，并且它有两个，挂设在AHB总线上，可以看到DMA1 CH1 - CH7也就是可配置的控制通道而DMA2只有5个，CPU通过配置DMA来完成数据传输•可以看到它们不是使用System总线，而是使用了DMA自己的控制总线，所以这个架构会比使用系统总线的架构要快许多，但是功耗要大于使用系统总线的架构以下是两个DMA控制器的结构图，可以清晰的看到每个通道用于做什么的DMA1DMA2DMA通道的作用通道是一个小型的IO控制器，每个通道对应控制不同的外设、Memory，可以通过MCU数据手册里查看你的DMA里的每个通道对应控制的外设。

从上图给出的通道结构图中可以看到每个通道IO都支持Uart、SPI、I2C外设功能，值得注意的是这里外设是有编号的，可以在上图通道中看到，不同的外设由不同的通道程序来控制，如你使用I2C2外设，则需要找到支持I2C2的通道并使用它，其中也可以看到SW trigger (MEM2MEM BIT)这个意思代表支持Memory到Memory之间的通讯，如内部的Sram到Sram，也可以看到上图中有HW request 4 意味着这个通道支持中断通知，意思是当这个通道开始工作时会设置对应寄存器里的值，然后产生中断，我们可以在对应的中断标志寄存器里读到哪个通道产生了中断，以及做了什么事情如果是对外设进行控制的话记得，如果是内部的Memory到Memory之间传输数据的话可以随便选择一个通道，因为从上图的结构可以看出每个通道IO都支持内部Memory通道可以理解成一个小型的程序，它是一个简单的IO控制程序，只能处理对应外设之间的数据传输，工作之前需要配置DMA里使用哪个通道。

DMA原理与应用解读DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种计算机数据传输方式，它可以在不占用CPU的情况下，直接从外部设备读取数据或向外部设备写入数据。

通过使用DMA，可以提高数据传输的效率，减少对CPU的占用，并且可以同时进行其他的计算任务。

DMA的原理是通过一个独立的DMA控制器，将CPU与外部设备解耦。

在传统的IO方式中，CPU需要不断地向外部设备发送读写指令，并等待设备响应完成。

然而在DMA方式下，CPU只需给出DMA控制器相应的设置和指令，然后就可以继续执行其他任务，而无需等待数据传输的完成。

DMA控制器则会在传输过程中直接和外部设备进行数据传输，完成后再通知CPU。

DMA的应用非常广泛，下面详细介绍几个常见的应用领域：1.存储设备：DMA被广泛应用在硬盘、固态硬盘等存储设备中。

通过使用DMA，可以实现在CPU执行其他任务的同时，进行大量的数据传输，加快了存储器与外设之间的数据交换速度，提高了数据访问效率。

2.媒体播放：在音频和视频播放中，DMA可以帮助减轻CPU的负担。

传统的音频和视频播放需要不断地从存储器中读取数据，然后解码和播放。

而使用DMA技术，可以将存储器中的音视频数据直接传输到音视频控制芯片中，使得播放过程更加流畅，同时也减轻了CPU对数据传输的负担，使CPU可以用于其他任务。

3.图形处理：DMA也被广泛应用于图形处理领域。

在计算机的图形系统中，需要将图像数据从内存中读取，然后进行加工、渲染等操作，最后将结果传输到显示设备上。

通过使用DMA，图像数据可以直接在内存和显存之间传输，降低了对CPU的占用，提高了图形处理的效率和流畅度。

4.网络通信：在计算机网络中，数据的传输速度对网络性能至关重要。

通过使用DMA，可以在网络通信中实现数据包的直接传输，减少CPU的占用，提高网络传输速度。

特别是在高速网络中，DMA的应用能够显著提高数据传输效率，减少数据传输延迟，提升整体的网络性能。

DMA原理与应用DMA，全称为Direct Memory Access，直接内存访问。

它是一种数据传输技术，允许外设设备（例如硬盘、网卡等）直接与计算机内存进行数据传输，而不需要通过中央处理器（CPU）的干预。

这种直接访问内存的方式大大提高了数据传输的效率，减轻了CPU的负担，提高了系统的整体性能。

DMA的工作原理如下：1.初始化：首先，CPU将DMA控制器的寄存器设置为所需的传输参数，包括源地址、目的地址、传输长度等。

然后，DMA控制器将进行初始化，包括清零计数器、启动传输等。

2.读取源数据：DMA控制器从外设的缓冲区中读取源数据，并通过总线将数据传输到内存的目的地址。

3.传输数据：DMA控制器将源数据传输到内存的目的地址，同时递增计数器，移动到下一个内存地址。

这样，DMA控制器可以在不中断CPU的情况下连续传输多个数据。

4.中断通知：当DMA传输完成后，DMA控制器可以触发一个中断信号，通知CPU数据传输已完成。

DMA的应用非常广泛，以下是几个常见的应用场景：1.高速数据传输：DMA技术可用于实现高速数据的传输，如硬盘读写、网卡接收发送数据等。

相比CPU复制数据到内存，使用DMA可以大幅提高数据传输速度，减少CPU的负担。

2.实时数据采集：在实时数据采集过程中，需要对外设设备进行高频率的数据读取。

使用DMA技术，可以实现将外设的数据直接传输到内存，减少了CPU的干预，提高了数据采集的效率和准确性。

3.多媒体处理：多媒体应用通常需要大量的数据传输和处理，如音频、视频等。

借助DMA技术，可以实现高效的音视频数据传输和处理，提高了多媒体应用的实时性和质量。

4.内存扩展：DMA还可以扩展计算机的内存容量。

通过将外设设备的存储器直接映射到内存地址空间，可以实现对外设存储器的直接读写，扩展了系统的内存容量。

5.硬件设备之间的数据传输：DMA技术也可以用于硬件设备之间的数据传输，如外设设备之间的数据传输、外设设备和嵌入式系统之间的数据传输等。

dma运行原理DMA 这玩意儿可神奇啦！咱们先来说说啥是 DMA 。

简单来讲，DMA 就是直接内存访问（Direct Memory Access）。

想象一下，咱们电脑里的数据就像一群调皮的小朋友，在内存和各种设备之间跑来跑去。

平常呢，都是 CPU 这个“老师”来指挥它们的行动，一个一个地安排，累得不行。

可 DMA 一出现，就像是来了个特别厉害的“班长”，能自己带着小朋友们有序地活动，让 CPU 可以偷偷懒，喘口气。

那 DMA 到底是咋工作的呢？DMA 控制器就像是个聪明的小管家。

当有设备比如硬盘想要和内存交换数据的时候，DMA 控制器就会跳出来说：“别麻烦 CPU 大哥啦，我来搞定！”它会先跟 CPU 打个招呼：“老大，我来干活啦，您歇会儿！”然后就自己接管数据传输的任务。

比如说，要从硬盘把一大段数据搬到内存里。

DMA 控制器会先看看内存里哪里有空地方，就像给这些数据找个合适的座位。

找到位置后，它就直接指挥硬盘把数据送过去，中间都不需要 CPU 一直盯着。

而且哦，DMA 传输数据的速度那叫一个快！它可不会像我们走路一样慢慢吞吞的，而是像一阵风一样，“嗖”的一下就把数据搬过去了。

这是因为它有自己的专用通道，不用和其他的操作去抢资源。

你想想，如果没有 DMA ，每次数据传输都要 CPU 来操心，那 CPU 得多累呀，就像一个人要同时做很多很多的事情，忙都忙不过来。

有了 DMA 帮忙，CPU 就能把更多的精力放在处理更重要、更复杂的任务上，就像我们专心去做自己最喜欢的事情一样。

再打个比方，CPU 就像是一个公司的大老板，DMA 呢，就是老板信任的得力助手。

老板不需要事事亲力亲为，助手就能把一些日常的、重复性高的工作处理得妥妥当当。

DMA 还有个很棒的优点，就是能大大提高系统的效率。

就好比一个团队，分工明确，各司其职，工作就能做得又快又好。

总之呀，DMA 这东西虽然看不见摸不着，但在电脑里可发挥了大作用。