一. STM32的DMA PWM原理

最開始疑惑過STM32如何才能實現精確數量的脈衝輸出從而控制步進電機，直到作WS2812B燈珠的驅動程序時才知道原來有DMA-PWM模式。使用DMA輸出PWM能夠精確控制脈衝數量，且能夠精確控制脈衝週期與佔空比，更重要的是使用DMA傳輸不消耗CPU資源。因而乎上網搜索資源與教程，遺憾的是網上的教程要麼語焉不詳，要麼代碼不全，要麼只講表層不講原理。秉承本身動手豐衣足食的古訓，因而去翻閱參考手冊，從DMA章節看到定時器章節，結合代碼實戰，總算搞清些端倪，也分享一下在此過程當中遇到的問題。javascript

1. DMA簡介

官方釋義：DMA，全稱爲： Direct Memory Access，即直接存儲器訪問。 DMA 傳輸方式無需 CPU 直接控制傳輸，也沒有中斷處理方式那樣保留現場和恢復現場的過程，經過硬件爲 RAM 與 I/O 設備開闢一條直接傳送數據的通路，能使 CPU 的效率大爲提升。下面這張圖是網上流行的摘自參考手冊上的DMA框圖。java

STM32F1系列有兩個DMA，分別有7個通道和5個通道（Channel）。F7系列每一個DMA分別有8個數據流（StreamX），每一個數據流對應8個通道（CHannel），這裏稍微區分一下兩個系列的表述，F1所說的Channel應該對應F7中的Stream。例如DMA1的通道對應表以下。STM32的ADC、SPI、IIS、USART、IIC、TIM、DAC等數據傳輸外設均可以設置爲DMA方式傳輸，在手動配置的時候查表選擇通道便可，固然若是用Cubemx工具的話就會自動選擇了。
DMA傳輸有什麼好處？舉個例子，使用HAL_UART_Transmit()和HAL_UART_Transmit_DMA()，前者使用普通模式，CPU會進入執行函數，直到數據傳輸完成退出，而後才執行下一條指令。後者使用DMA傳輸，DMA啓動傳輸以後CPU就無論了，直接往下執行其餘指令。CPU幹什麼呢？只須要處理DMA傳輸完成、半傳輸完成、傳輸錯誤等中斷，或者經過查詢寄存器檢查DMA傳輸到啥狀況了。是否是瞬間快起來了！

函數

2. DMA方式輸出PWM是怎麼回事

使用DMA傳輸數據很好理解，爲何DMA能夠控制PWM脈衝數量和佔空比呢？這裏咱們迴歸本質，在DMA控制PWM輸出的過程當中，DMA依然傳輸的是數據，只不過它送過去的是比較值，即TIMx_CCRx的值，這個值不用多解釋了，和自動重裝載寄存器（TIMx_ARR）的值分別決定週期和佔空比。看一下手冊中定時器的DMA連續傳送模式的解釋。
注意黃色部分，什麼是更新事件？回顧一下，在向上計數模式下當計數到自動重裝載值就會發生更新事件（溢出）。也就是說每單個PWM波結束後就會自動將比較值設置成DMA傳輸來的數據。以本例設置的週期1ms爲例，設置send_Buf[] = {10,20,30,…,100}，最終的波形就是高電平時間分別爲10,20,30,…100us的十個方波。
很簡單有木有！！

工具

3. HAL庫DMA配置PWM的幾個函數

說實話使用HAL庫仍是有點彎彎繞，不少操做層層封裝，可能用寄存器幾句代碼的事情到了HAL庫要調用好幾個函數轉幾道彎，但這也是大勢所趨吧，將底層都封裝起來，讓用戶專一於應用程序。最近用Cubemx自動生成代碼的感受就是，真香！！測試

搬運stm32F7xx_hal_tim.h中的函數定義，如下分別是以阻塞模式、中斷模式、DMA模式啓動和中止PWM。ui

/* Blocking mode: Polling */
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Stop(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);
/* Non-Blocking mode: Interrupt */
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Start_IT(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Stop_IT(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);
/* Non-Blocking mode: DMA */
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Start_DMA(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel, uint32_t *pData, uint16_t Length);
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Stop_DMA(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);

如下是中斷回調函數的聲明，這裏咱們只關注void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);
每次PWM輸出完成以後調用這個函數，在中斷裏面咱們須要調用HAL_TIM_PWM_Stop_DMA(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel)中止DMA傳輸，不然它不會本身中止的。
spa

/* Callback in non blocking modes (Interrupt and DMA) *************************/
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);
void HAL_TIM_OC_DelayElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);
void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);
void HAL_TIM_TriggerCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);
void HAL_TIM_ErrorCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);

二. STM32CubeMx配置 DMA PWM

以STM32F1和F7系列板子爲例進行測試，通過測試二者配置基本是同樣的，結果也是同樣，因此這裏以F1爲例講解。debug

如圖，新建基於STM32F103ZET6的工程，先進行時鐘配置，系統時鐘設定到最大72MHz。
而後設置定時器，我使用的是T2，四個通道都選上了，根據須要來便可。分頻係數設爲71，即72分頻，pwm頻率1MHz，自動重裝載值爲1000，獲得週期爲1ms.

接下來設置DMA，如圖，四個通道DMA都選上了，這裏CH2和CH4共用了一個通道，暫且無論它。
能夠看到此時DMA中斷已經開啓
此外若是使用ST-Link下載程序，注意圖示這個地方設置debug模式爲Serial Wire，否則會出現ST-Link只能下載一次程序的狀況。
到此設置完畢，點擊GENERATE CODE便可。

指針

三. 波形調試過程分析

打開工程，能夠看到TIM的初始化和DMA的初始化函數，這裏在main函數中調用HAL_TIM_PWM_Start函數就能夠正常輸出連續波形了。調試

HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1)

調用__HAL_TIM_SET_COMPARE函數能夠改變佔空比

__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_1,200);

如設置成200，則高電平時間爲200us，佔空比爲200/1000。

由於咱們要使用DMA方式，在main函數中定義一個發送數據緩衝區

#define NUM 21
uint32_t send_Buf[NUM] = { 0};

在main函數中增長如下代碼

for (i = 0; i < NUM; i++)
{ 
 	send_Buf[i] = 20 * (i + 1);
}

while (1)
{ 
	 HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET); 
	 HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET); 
	 HAL_Delay(200);
	 HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET); 
	 HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET); 
	 HAL_Delay(200);
	 HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim2, TIM_CHANNEL_3,(uint32_t*)send_Buf,NUM);
}

添加以下函數

// PWM DMA 完成回調函數
void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{ 
	HAL_TIM_PWM_Stop_DMA(&htim2, TIM_CHANNEL_3);
}

這就是第一部分講的須要在回調函數中調用HAL_TIM_PWM_Stop_DMA函數中止PWM輸出。
理論上講到這裏應該如咱們所願輸出指望波形了，也就是佔空比遞增的21個波。但遺憾的是個人波是這樣的：

三個問題：
（1）數據只有一半；
（2）波的週期變成了正常的兩倍（2ms）
（3）最後一個數據跑到最前邊了。

生氣ing…

因而開始調bug，第一個問題發現了，因爲HAL_TIM_PWM_Start_DMA(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel, uint32_t *pData, uint16_t Length);函數中的發送數據指針是指向32位的，個人send_Buf也是定義的32位，可是DMA傳輸個人設置是半字16位，如圖示。

也就是從uint32_t *pData開始指針每移一位，地址偏移兩個字節。這樣就能解釋上面的第一二問題，由於但願傳輸的數據是{sendBuf[0],sendBuf[1], …,sendBuf[20]}，實際傳輸的數據倒是：
sendBuf[0]低16位
sendBuf[0]高16位（即0）
…
sendBuf[9]低16位
sendBuf[9]高16位（即0）
sendBuf[10]低16位

接下來修改傳輸字寬爲Word（32）位，或者把send_Buf改成uint16_t型，經測試結果都對了，如圖所示。因此提醒朋友們，
DMA傳輸位寬和定義的緩衝區位寬必定要一致！！
DMA傳輸位寬和定義的緩衝區位寬必定要一致！！
DMA傳輸位寬和定義的緩衝區位寬必定要一致！！

問題3依然存在，因而把最後一個數據改成0試試，
添加send_Buf[NUM - 1] = 0;波形正常了。

緣由尚不清楚，是否是由於DMA傳輸的起始和結束有什麼不穩定因素，既然如此，那就每次在正常數據後面補一個或者多個0就好了。不影響使用。

至此DMA控制PWM輸出成功，下一篇用HAL-DMA-PWM點亮WS2812燈珠。

STM32F1/F7使用HAL庫DMA方式輸出PWM詳解（輸出精確數量且可調週期與佔空比）