Zigbee之旅（七）：几个重要的CC2430基础实验——DMA传输

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一、承上启下

　　上一节，我们讲到了ADC的使用，并对片内温度传感器进行了采样。在实际项目中，传感器的数量往往很多，大量的转换数据有待处理。对这些数据的移动将会给CPU带来很大的负担。为了解放CPU，让它有精力去做其他的事儿，DMA（Direct Memory Access）就可以派上用场啦~

　　下面的介绍摘自《Zigbee技术实践教程》：

　　DMA是direct memory access的缩写，即“直接内存存取”。这是一种高速的数据传输模式，ADC/UART/RF收发器等外设单元和存储器之间可以直接在“DMA控制器”的控制下交换数据而几乎不需要CPU的干预。除了在数据传输开始和结束时做一点处理外，在传输过程中CPU可以进行其他的工作。这样，在大部分时间里，CPU和这些数据交互处于并行工作状态。因此，系统的整体效率可以得到很大的提高。

　　从介绍中可以看出，DMA在很多场景中都可以使用。本实验仅涉及最简单的DMA传输，目的在于展示DMA的通用使用流程。至于DMA在其他情景中的应用，以后会在综合性的实验中实现。

二、DMA传输实验（1）实验简介

　　将字符数组 sourceString 的内容通过DMA传输到字符数组 destString 中，转换结果通过串口显示到PC上。

（2）程序流程图

（3）实验源码及剖析/*
    实验说明：将字符数组sourceString的内容通过DMA传输到字符数组destString中，转换结果通过串口显示到PC上。
*/

#include

#define led1 P1_0         
#define led2 P1_1         
#define led3 P1_2         
#define led4 P1_3

/*用于配置DMA的结构体
-------------------------------------------------------*/
#pragma bitfields=reversed
typedef struct
{
  unsigned char SRCADDRH;           //源地址高8位
  unsigned char SRCADDRL;           //源地址低8位
  unsigned char DESTADDRH;          //目的地址高8位
  unsigned char DESTADDRL;          //目的地址低8位
  unsigned char VLEN        :3;     //长度域模式选择
  unsigned char LENH        :5;     //传输长度高字节
  unsigned char LENL        :8;     //传输长度低字节
  unsigned char WORDSIZE    :1;     //字节（byte）或字（word）传输
  unsigned char TMODE       :2;     //传输模式选择
  unsigned char TRIG        :5;     //触发事件选择
  unsigned char SRCINC      :2;     //源地址增量：-1/0/1/2
  unsigned char DESTINC     :2;     //目的地址增量：-1/0/1/2
  unsigned char IRQMASK     :1;     //中断屏蔽
  unsigned char M8          :1;     //7或8bit传输长度，仅在字节传输模式下适用
  unsigned char PRIORITY    :2;     //优先级
}DMA_CFG;
#pragma bitfields=default

/*系统时钟初始化
-------------------------------------------------------*/
void xtal_init(void)
{
  SLEEP &= ~0x04;             //都上电
  while(!(SLEEP & 0x40));     //晶体振荡器开启且稳定
  CLKCON &= ~0x47;            //选择32MHz 晶体振荡器
  SLEEP |= 0x04;
}

/*LED初始化
-------------------------------------------------------*/
void led_init(void)
{
  P1SEL  = 0x00;          //P1为普通 I/O 口
  P1DIR |= 0x0F;          //P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 输出
  
  led1 = 1;               //关闭所有LED
  led2 = 1;
  led3 = 1;
  led4 = 1;
}

/*UART0通信初始化
-------------------------------------------------------*/
void Uart0Init(unsigned char StopBits,unsigned char Parity)
{
   P0SEL |=  0x0C;                  //初始化UART0端口，设置P0.2与P0.3为外部设备IO口
   PERCFG&= ~0x01;                  //选择UART0为可选位置一,即RXD接P0.2,TXD接P0.3
   
   U0CSR = 0xC0;                    //设置为UART模式,并使能接受器
   
   U0GCR = 11;
   U0BAUD = 216;                    //设置UART0波特率为115200bps
   
   U0UCR |= StopBits|Parity;        //设置停止位与奇偶校验
}

/*UART0发送数据
-------------------------------------------------------*/
void  Uart0Send(unsigned char data)
{
  while(U0CSR&0x01);    //等待UART空闲时发送数据
  U0DBUF = data;
}

/*UART0发送字符串
-------------------------------------------------------*/
void Uart0SendString(unsigned char *s)
{
  while(*s != 0)         //依次发送字符串s中的每个字符
    Uart0Send(*s++);
}

/*主函数
-------------------------------------------------------*/
void main(void)
{
  DMA_CFG dmaConfig;       //定义配置结构体
  
  unsigned char sourceString[]="I'm the sourceString!";      //源字符串
  unsigned char destString[sizeof(sourceString)]="I'm the destString!";  //目的字符串
  
  char i;
  char error=0;
  
  xtal_init();            //系统时钟初始化
  led_init();
  Uart0Init(0x00,0x00);   //UART初始化
  
  Uart0SendString(sourceString);         //传输前的原字符数组
  Uart0SendString(destString);           //传输前的目的字符数组
  
  //配置DMA结构体
  dmaConfig.SRCADDRH=(unsigned char)((unsigned int)&sourceString >> 8);     //源地址
  dmaConfig.SRCADDRL=(unsigned char)((unsigned int)&sourceString);
   
  dmaConfig.DESTADDRH=(unsigned char)((unsigned int)&destString >> 8);      //目的地址
  dmaConfig.DESTADDRL=(unsigned char)((unsigned int)&destString);
  
  dmaConfig.VLEN=0x00;         //选择LEN作为传送长度
  
  dmaConfig.LENH=(unsigned char)((unsigned int)sizeof(sourceString) >> 8);  //传输长度
  dmaConfig.LENL=(unsigned char)((unsigned int)sizeof(sourceString));
  
  dmaConfig.WORDSIZE=0x00;     //选择字节（byte）传送
  
  dmaConfig.TMODE=0x01;        //选择块传送（block）模式
  
  dmaConfig.TRIG=0;            //无触发(可以理解为手动触发）
  
  dmaConfig.SRCINC=0x01;       //源地址增量为1
  
  dmaConfig.DESTINC=0x01;      //目的地址增量为1
  
  dmaConfig.IRQMASK=0;         //DMA中断屏蔽
   
  dmaConfig.M8=0x00;           //选择8位长的字节来传送数据
  
  dmaConfig.PRIORITY=0x02;     //传输优先级为高
  

  DMA0CFGH=(unsigned char)((unsigned int)&dmaConfig >> 8);   //将配置结构体的首地址赋予相关SFR
  DMA0CFGL=(unsigned char)((unsigned int)&dmaConfig);
  
  DMAARM=0x01;                 //启用配置
  
  DMAIRQ=0x00;                 //清中断标志
  DMAREQ=0x01;                 //启动DMA传输
  
  while(!(DMAIRQ&0x01));                //等待传输结束
  
  for(i=0;i<sizeof(sourceString);i++)   //校验传输的正确性
  {
    if(sourceString!=destString)
      error++;
  }
  
  if(error==0)                          //将结果通过串口传输到PC
  {
    Uart0SendString("Correct!");
    Uart0SendString(destString);        //传输后的目的字符数组
  }
  else
    Uart0SendString("Error!");

  while(1);
}

　　使用DMA的基本流程是：配置DMA → 启用配置 → 启动DMA传输 → 等待DMA传输完毕。下面分别介绍：

　　（1）配置DMA：首先必须配置DMA，但DMA的配置比较特殊：不是直接对某些SFR赋值，而是在外部定义一个结构体，对其赋值，然后再将此结构体的首地址的高8位赋给 DMA0CFGH，将其低8位赋给 DMA0CFGL。（关于配置结构体中的详细说明，请参考CC2430中文手册）

CC2430 小贴士

关于上面源码中对配置结构体的定义，需做两点说明：

（1）位域

　　在定义此结构体时，用到了很多冒号（:），后面还跟着一个数字，这种语法叫“位域”：

　　位域是指信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节， 而只需占几个或一个二进制位。例如在存放一个开关量时，只有0和1 两种状态， 用一位二进位即可。为了节省存储空间，并使处理简便，C语言提供了一种数据结构，称为“位域”或“位段”。所谓“位域”是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域， 并说明每个区域的位数。每个域有一个域名，允许在程序中按域名进行操作。 这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。

（2）抽象出常用函数

　　细心的读者会发现，在对结构体赋值时，经常会涉及到将一个16位unsigned int 类型值分别赋予两个8位的unsigned char类型值，处理方法如下：

　　dmaConfig.SRCADDRH=(unsigned char)((unsigned int)&sourceString >> 8);     //源地址
　　dmaConfig.SRCADDRL=(unsigned char)((unsigned int)&sourceString);

　　对于这类经常会用到的函数，我们不妨抽象出来作为一个通用函数，如下： 　

　　#define SET_WORD(destH,destL,word)
  　　do{
     　　destH=(unsigned char)((unsigned int)word >> 8);     
     　　destL=(unsigned char)((unsigned int)word);
  　　}while(0)

　　以后每当你需要进行类似的分割操作时，直接调用即可，如下所示：

　　SET_WORD(dmaConfig.SRCADDRH, dmaConfig.SRCADDRL, &sourceString);

　　（2）启用配置：首先将结构体的首地址 &dmaConfig 的高/低8位分别赋给SFR DMA0CFGH 和 DMA0CFGL（其中的0表示对通道0配置，CC2430包含5个DMA通道，此处使用通道0）。然对 DMAARM.0 赋值1，启用通道0的配置，使通道0处于工作模式。

　　（3）开启DMA传输：对 DMAREQ.0 赋值1，启动通道0的DMA传输。

　　（4）等待DMA传输完毕：通道0的DMA传输完毕后，就会触发中断，通道0的中断标志 DMAIRQ.0 会被自动置1。然后对两个字符串的每一个字符进行比较，将校验结果发送至PC。

（4）实验结果

　　首先打开串口调试工具，然后开启CC2430调试，就会出现如下画面：

　　你会发现 destString 的内容已经完全被 sourceString 所填充。

　　Done~

三、结语

　　本节介绍了DMA的使用方法，尽管很简单，但是我想大家已经明白了DMA的基本用法，以后遇到其复杂的使用情景，也可比较淡定的分析。

　　再好的台式机都会出现死机的状况，同样，一个嵌入式系统也难免会陷入停滞状态。下一节，我们将介绍一种非常有效的系统复位方法：看门狗。

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