Модуль DMA MCAL

Підтримувані родини STM32: G4
Не підтримуються: H5, H7, L4, U5

Драйвер MCAL (Dma_Lib)

Модуль DMA надає повну абстракцію рівня MCAL для налаштування, керування та моніторингу периферії DMA в STM32. Він підтримує повне керування маршрутизацією DMA/DMAMUX, режимами передачі, перериваннями та конфігурацією на рівні каналів.

---

🧩 Огляд архітектури

Dma_Lib
 ├── Dma_Port.h
 ├── Dma_Types.h
 ├── Dma.c / Dma.h
 └── Config/

Код застосунку має використовувати лише Dma_Port.h.

---

🔄 Архітектура DMA → DMAMUX → PERIPH

 +----------------------+
 |   Peripheral (e.g.) |
 |  USART, SPI, ADC... |
 +----------+-----------+
            |
            | DMA Request (ID)
            v
   +--------+---------+
   |     DMAMUX       |
   |------------------|
   | Request Routing  |
   | Channel Mapping  |
   +--------+---------+
            |
            | Routed DMA Request
            v
   +--------+---------+
   |       DMA        |
   |------------------|
   | Channel Control  |
   | Transfer Config  |
   | Interrupt Logic  |
   +------------------+

---

🚀 Можливості

• Підтримка DMA1/DMA2
• Передачі пам'ять⇄периферія / пам'ять⇄пам'ять
• Нормальний і циклічний (circular) режими
• Розміри передачі 8/16/32 біти
• Інкремент адрес периферії та пам'яті
• Рівні пріоритету
• Повна система переривань із користувацькими callback-ами
• Маршрутизація запитів DMAMUX

---

📦 Підсумок публічного API

Повний API доступний у Dma_Port.h.

Включає:

• Ініціалізацію / конфігурацію за замовчуванням
• Запуск/зупинку передачі
• Активацію каналу
• Напрямок / режим / інкременти
• Адреси периферії та пам'яті
• Кількість даних
• Пріоритет
• Вибір запиту периферії
• Вмикання/вимикання переривань
• Реєстрацію callback-ів

---

⚙️ Структура конфігурації

typedef struct
{
    dma_PeriphId_t           DmaPeriphId;
    dma_ChannelId_t          DmaChannel;
    dma_Direction_t          Direction;
    dma_TransferMode_t       TransferMode;
    dma_PeriphAddr_t         PeriphAddress;
    dma_MemoryAddr_t         MemoryAddress;
    dma_PeriphAddrInc_t      PeriphAddrIncrement;
    dma_MemoryAddrInc_t      MemoryAddrIncrement;
    dma_PeriphTransferSize_t PeriphTransferSize;
    dma_MemoryTransferSize_t MemoryTransferSize;
    dma_DataCount_t          DataCount;
    dma_PeriphReqId_t        PeripheralReqId;
    dma_Priority_t           Priority;
    dma_IsrCallback          TransferCompleteCallback;
    dma_IsrCallback          HalfTransferCallback;
    dma_IsrCallback          TransferErrorCallback;
} dma_ConfigStruct_t;

---

🧪 Приклад ініціалізації

Приклад 1 — DMA для USART1 TX

dma_ConfigStruct_t cfg;
Dma_Get_DefaultConfig(&cfg);

cfg.DmaPeriphId          = DMA_PERIPH_1;
cfg.DmaChannel           = DMA_CHANNEL_4;
cfg.Direction            = DMA_DIR_MEMORY_TO_PERIPH;
cfg.TransferMode         = DMA_TRANSFER_MODE_NORMAL;
cfg.PeriphAddress        = (uint32_t)&USART1->TDR;
cfg.MemoryAddress        = (uint32_t)txBuffer;
cfg.PeriphAddrIncrement  = DMA_PERIPH_ADDR_STATIC;
cfg.MemoryAddrIncrement  = DMA_MEMORY_ADDR_INCREMENT;
cfg.PeriphTransferSize   = DMA_PERIPH_TRANSFER_SIZE_BYTE;
cfg.MemoryTransferSize   = DMA_MEMORY_TRANSFER_SIZE_BYTE;
cfg.DataCount            = TX_LEN;
cfg.PeripheralReqId      = DMA_REQ_USART1_TX;
cfg.Priority             = DMA_PRIORITY_HIGH;

cfg.TransferCompleteCallback = TxDone;
cfg.TransferErrorCallback    = TxError;

Dma_Init(&cfg);

---

Приклад 2 — з пам'яті в пам'ять

dma_ConfigStruct_t cfg;
Dma_Get_DefaultConfig(&cfg);

cfg.DmaPeriphId     = DMA_PERIPH_1;
cfg.DmaChannel      = DMA_CHANNEL_1;
cfg.Direction       = DMA_DIR_MEMORY_TO_MEMORY;
cfg.TransferMode    = DMA_TRANSFER_MODE_NORMAL;
cfg.PeriphAddress   = (uint32_t)src;
cfg.MemoryAddress   = (uint32_t)dst;
cfg.DataCount       = 256;
cfg.PeripheralReqId = DMA_REQ_MEM2MEM;

Dma_Init(&cfg);

---

🚀 Розширені приклади

🔵 Приклад A: Режим подвійного буфера (ping-pong передача в RAM)

Режим подвійного буфера дає змогу DMA автоматично чергувати Buffer A і Buffer B
без зупинки передач. Це ідеально підходить для:

• Обробки аудіо
• Фільтрації сигналів
• Захоплення даних у реальному часі
• Потокової передачі без копіювання (zero-copy)

🧠 Як це працює:

• DMA завантажує дані в BufferA
• Коли спрацьовує переривання половини передачі → CPU обробляє BufferA, поки DMA записує в BufferB
• Коли спрацьовує подія завершення передачі → CPU обробляє BufferB, поки DMA записує в BufferA

Приклад:

uint16_t BufferA[128];
uint16_t BufferB[128];

void SetupDmaDoubleBuffer(void)
{
    dma_ConfigStruct_t cfg;
    Dma_Get_DefaultConfig(&cfg);

    cfg.DmaPeriphId     = DMA_PERIPH_1;
    cfg.DmaChannel      = DMA_CHANNEL_2;
    cfg.Direction       = DMA_DIR_PERIPH_TO_MEMORY;
    cfg.TransferMode    = DMA_TRANSFER_MODE_CIRCULAR;
    cfg.PeriphAddress   = (uint32_t)&ADC1->DR;
    cfg.MemoryAddress   = (uint32_t)BufferA;
    cfg.DataCount       = 128;
    cfg.PeripheralReqId = DMA_REQ_ADC1;
    cfg.Priority        = DMA_PRIORITY_HIGH;

    cfg.HalfTransferCallback    = ProcessBufferA;   // Called for Buffer A
    cfg.TransferCompleteCallback = ProcessBufferB;  // Called for Buffer B

    Dma_Init(&cfg);

    // Switch secondary buffer
    LL_DMA_SetMemory2Address(DMA1, LL_DMA_CHANNEL_2, (uint32_t)BufferB);
}

🧩 Сценарії використання:

Сценарій	Чим допомагає подвійний буфер
Вхід аудіокодека	Безперервне захоплення PCM
Потокова передача даних сенсора	Гарантує, що жоден відлік не буде втрачено
Вибірка зворотного зв'язку PWM	Детерміноване збирання даних
DSP у реальному часі	Ping-pong буфери усувають затримки на копіювання

---

🟢 Приклад B: Циклічна вибірка ADC (безперервне перетворення)

Циклічний режим DMA автоматично перезапускає передачу, коли вона досягає кінця. Найкраще підходить для безперервної вибірки ADC.

Приклад:

#define ADC_BUF_SIZE 256
uint16_t AdcBuffer[ADC_BUF_SIZE];

void SetupCircularAdcDma(void)
{
    dma_ConfigStruct_t cfg;
    Dma_Get_DefaultConfig(&cfg);

    cfg.DmaPeriphId       = DMA_PERIPH_1;
    cfg.DmaChannel        = DMA_CHANNEL_1;
    cfg.Direction         = DMA_DIR_PERIPH_TO_MEMORY;
    cfg.TransferMode      = DMA_TRANSFER_MODE_CIRCULAR;
    cfg.PeriphAddress     = (uint32_t)&ADC1->DR;
    cfg.MemoryAddress     = (uint32_t)AdcBuffer;
    cfg.DataCount         = ADC_BUF_SIZE;
    cfg.PeripheralReqId   = DMA_REQ_ADC1;

    cfg.HalfTransferCallback     = OnAdcHalfFilled;
    cfg.TransferCompleteCallback = OnAdcFilled;

    Dma_Init(&cfg);
}

🧩 Сценарії використання:

• Вимірювання струму в SMPS
• Цикл FOC для керування двигуном
• Високочастотна вибірка ADC
• Логування даних сенсорів без навантаження на CPU

---

🟣 Приклад C: Двоканальний режим DMA TX/RX для SPI

SPI потребує:

• Одного каналу DMA для TX
• Одного каналу DMA для RX

Це дозволяє виконувати повнодуплексні передачі DMA.

Приклад:

uint8_t txData[64];
uint8_t rxData[64];

void SetupSpiDma(void)
{
    dma_ConfigStruct_t txCfg, rxCfg;

    // TX channel
    Dma_Get_DefaultConfig(&txCfg);
    txCfg.DmaPeriphId      = DMA_PERIPH_1;
    txCfg.DmaChannel       = DMA_CHANNEL_3;
    txCfg.Direction        = DMA_DIR_MEMORY_TO_PERIPH;
    txCfg.PeriphAddress    = (uint32_t)&SPI1->DR;
    txCfg.MemoryAddress    = (uint32_t)txData;
    txCfg.DataCount        = sizeof(txData);
    txCfg.PeripheralReqId  = DMA_REQ_SPI1_TX;
    txCfg.TransferCompleteCallback = OnSpiTxDone;

    // RX channel
    Dma_Get_DefaultConfig(&rxCfg);
    rxCfg.DmaPeriphId      = DMA_PERIPH_1;
    rxCfg.DmaChannel       = DMA_CHANNEL_2;
    rxCfg.Direction        = DMA_DIR_PERIPH_TO_MEMORY;
    rxCfg.PeriphAddress    = (uint32_t)&SPI1->DR;
    rxCfg.MemoryAddress    = (uint32_t)rxData;
    rxCfg.DataCount        = sizeof(rxData);
    rxCfg.PeripheralReqId  = DMA_REQ_SPI1_RX;
    rxCfg.TransferCompleteCallback = OnSpiRxDone;

    Dma_Init(&txCfg);
    Dma_Init(&rxCfg);
}

🧩 Сценарії використання:

• Оновлення SPI-екрана
• Високошвидкісні сенсори (IMU, гіроскоп)
• Читання/запис flash-пам'яті
• Повнодуплексний зв'язок (наприклад, мікросхема Ethernet W5500)

---

📐 UML-діаграма послідовності — потік передачі DMA

+---------+       +---------+       +------------+
|  CPU    |       |  DMAMUX |       |    DMA     |
+---------+       +---------+       +------------+
     |                 |                  |
     | Configure DMA   |                  |
     |---------------->|                  |
     |                 | Map Req → Ch     |
     |                 |----------------->|
     |                 |                  |
     | Enable Channel  |                  |
     |----------------------------------->|
     |                 |                  |
     |        Transfer Starts             |
     |<-----------------------------------|
     |                 |                  |
     |   Half Transfer Interrupt (HT)     |
     |<-----------------------------------|
     | Process first half buffer          |
     |----------------------------------->|
     |                 |                  |
     | Transfer Complete Interrupt (TC)   |
     |<-----------------------------------|
     | Process second buffer              |
     |----------------------------------->|
     |                 |                  |

---

🛠 Інтеграція з CMake

add_library(Dma_Lib
    Dma_Port.h
    Dma_Types.h
    Dma.c
    Dma.h
)

target_include_directories(Dma_Lib PUBLIC .)

Використання:

target_link_libraries(App PRIVATE Dma_Lib)

---

Ліцензія

Цей проєкт ліцензовано за Creative Commons Attribution–NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).

Ви вільні використовувати, змінювати та поширювати цю роботу в некомерційних цілях за умови належного зазначення авторства.

Повні умови дивіться у LICENSE.md або на creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0.

---

Автори

• Mr.Nobody — embedbits.com

Внески вітаються! Будь ласка, відкрийте pull request.

---