用DMA直接驱动GPIO,实现GPIO最高输出速率

2019-07-20 05:14发布

先上图:STM32F303芯片,72M的主频

可以看到GPIO的达到了14.4M的翻转速率,
      再来上代码:
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOC, ENABLE);
GPIOC->MODER |= 0x55555555;
GPIOC->OSPEEDR |= 0xFFFFFFF;
GPIOC->UPDR |= 0x55555555;
u32 Gpio_data[4]= {0x0000FFFF,0xFFFF0000,0x0000FFFF,0xFFFF0000};
DMA_InitTypeDef          DMA_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
/* TIMx clock enable */
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); 
/* DMAx clock enable */
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); 
DMA_DeInit(DMA1_Channel7); 
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&(GPIOC->BSRR));  
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)Gpio_data;
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;  
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Word;
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Enable;  
DMA_Init(DMA1_Channel7, &DMA_InitStructure);
DMA1_Channel7->CCR |= DMA_CCR_EN;
        用DMA内存到内存的模式,直接把Gpio_data的数据循环的搬到GPIOC的BSRR寄存器上来控制GPIOC上电平的翻转,这样使得GPIO的速度达到了最快,输出70ns的脉宽,这已经是达到了DMA总线带宽的极限,要想再提高速度的话,就得提高STM32芯片的主频。
      再来看用代码来实现的话,GPIO能达到多快的速度。
    先是用库函数来操作,在Main函数的While循环来翻转电平
while(1)
{
  GPIO_Write(GPIOC,0xffff);
GPIO_Write(GPIOC,0x0000);
}

可以看到最快只能输出320ns的脉宽电平,而且高低电平脉宽还不一样,那是因为处理while(1)占用了CPU的时间导致的。
      再来看用寄存器直接操作GPIO
while(1)
{
   GPIOC->ODR = 0xFFFF;
GPIOC->ODR = 0x0000;
}

可以看到,最小脉宽电平可以达到40ns,直接操作寄存器的速度明显要到库函数操作要快好多,低电平的时间要比高电平的时间长很多,同样也是因为处理while的原因。
      用CPU操作寄存器可以达到最快的电平翻转,但是这样CPU的资源全用在这上面,不能再做其实的操作。如果用DMA的话,完全可以不占用CPU资源来达到更高速率的GPIO翻转速度。假如我们要根据自己的需求来产生我们所需要的时序,那要怎样做。其实也很简单,我们只要用定时器触发DMA搬一次数据到BSRR寄存器,然后再通过调整Gpio_data数组里的数据,就可以来实现我们所要的时序。
下面的代码就是通过这种方式来实现让GPIOC产生1us脉宽的时钟,
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOC, ENABLE);
GPIOC->MODER |= 0x55555555;
GPIOC->OSPEEDR |= 0xFFFFFFF;
GPIOC->UPDR |= 0x55555555;
  u32 Gpio_data[4]= {0x0000FFFF,0xFFFF0000,0x0000FFFF,0xFFFF0000};
   DMA_InitTypeDef          DMA_InitStructure;
   TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
   NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
   /* TIMx clock enable */
   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); 
   /* DMAx clock enable */
   RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); 
   DMA_DeInit(DMA1_Channel7); 
   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&(GPIOC->BSRR));  
   DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)Gpio_data;
   DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;  
   DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4;
   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
   DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
   DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word;
   DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Word;
   DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
   DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;
   DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;  
   DMA_Init(DMA1_Channel7, &DMA_InitStructure);
 
   TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 72;          
   TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0x0;       
   TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0;    
   TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;   
   TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);
 
   TIM_DMACmd(TIM4, TIM_DMA_Update, ENABLE);
   TIM_SelectOutputTrigger(TIM4,TIM_TRGOSource_Update);
   TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); 
  DMA1_Channel7->CCR |= DMA_CCR_EN;
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48条回答
xiaosong06
1楼-- · 2019-07-25 09:24
 精彩回答 2  元偷偷看……
steel_2006
2楼-- · 2019-07-25 15:07
求教大家,我也是用了类似的方法:TIM4 定时通过DMA来修改GPIOE的值,却修改不了;调试中发现DMA也启动了,因通过寄存器发现为修改TIM4 CCR1的值是能修改了,
但GPIOE->ODR或GPIOE->BSRR却不行,用的STM32F407,下面是我的代码:


#define TIM4_CCR1_ADDRESS  ((uint32)0x40000834) /* TIM4 CCR1 address */
#define GPIOE_ODR_ADDRESS  ((uint32)0x40021014) /*  address */

uint16 a_SRC_Buffer[4] = {0x0023, 0x0045, 0x00d3, 0x004a};
/*
**********************************************************************************************
函 数 名: TIM_GPIO_Init     TIM4  
功    能:定时器输出通道GPIO初始化  
参    数: 无
返    回: 无
**********************************************************************************************
*/
void TIM_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  DMA_InitTypeDef          DMA_InitStructure;

  /* TIM4 clock enable */
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1PERIPH_TIM4, ENABLE);

  /* GPIOA clock enable */
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1PERIPH_GPIOD | RCC_AHB1PERIPH_GPIOE, ENABLE);

  /* DMA1 clock enable */
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1PERIPH_DMA1, ENABLE);
  
  /* GPIOA Configuration: PD12(TIM4 CH1) as alternate function push-pull */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_PIN_12;
  GPIO_InitStructure.e_GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  GPIO_InitStructure.e_GPIO_Speed = GPIO_SPEED_100MHZ;
  GPIO_InitStructure.e_GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStructure.e_GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
  GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

  /* Connect TIM pins to AF1 */
  GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PIN_SOURCE12, GPIO_AF_TIM4);
  
  /* DeInitialize the DMA1 Stream6 */
  DMA_DeInit(DMA1_Stream6);

  DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_2;
//  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32)(&(GPIOE->ODR)); //&(GPIOE->BSRRL)  值没有变化
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32)(TIM4_CCR1_ADDRESS);  /* 可以正常修改它的值 */
  DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32)a_SRC_Buffer;
  DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral;
  DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4;
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
  DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;//DMA_Mode_Normal;
  DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Enable;
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;
  DMA_Init(DMA1_Stream6, &DMA_InitStructure);
}

/*
**********************************************************************************************
函 数 名: TIM_DMA_Output_Init
功    能:定时器DMA方式输出通道初始化  
参    数: 无
返    回: 无
**********************************************************************************************
*/
void TIM_DMA_Output_Init(void)
{
  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
  TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000;         
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 42 - 1;      
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0;   
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;   
  TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);

  /* TIM Configuration in PWM Mode */
  TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode =  TIM_OCMode_Toggle;   
  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;         
  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = a_SRC_Buffer[0];//0xFFF;  
  TIM_OC1Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);

  /* TIM4 DMA Update enable */
  TIM_DMACmd(TIM4, TIM_DMA_Update, ENABLE);
       
        TIM_SelectOutputTrigger(TIM4, TIM_TRGOSource_Update);

  /* TIM4 enable */
  TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
  
  /* TIM4 PWM Outputs Enable */
//  TIM_CtrlPWMOutputs(TIM4, ENABLE);

  /* Enable DMA2 Stream5  */
  DMA_Cmd(DMA1_Stream6, ENABLE);

//  /* Wait until DMA1 Stream6 end of Transfer */
//  while (!DMA_GetFlagStatus(DMA1_Stream6, DMA_FLAG_TCIF6))
//  {
//  }
}

void TLC7524_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef  s_GPIO_InitStructure;

  /* Enable GPIOs clock */
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1PERIPH_GPIOD | RCC_AHB1PERIPH_GPIOE, ENABLE);
  
  /* GPIOI configuration */
  s_GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_5 | GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7;
  s_GPIO_InitStructure.e_GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
  s_GPIO_InitStructure.e_GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  s_GPIO_InitStructure.e_GPIO_Speed = GPIO_SPEED_100MHZ;
  s_GPIO_InitStructure.e_GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
  GPIO_Init(GPIOE, &s_GPIO_InitStructure);
}
popo139700
3楼-- · 2019-07-25 17:22
有没有寄存器版本的呢
aaronwang
4楼-- · 2019-07-25 22:07
 精彩回答 2  元偷偷看……
tjb83981242
5楼-- · 2019-07-25 23:43
 精彩回答 2  元偷偷看……
lh8008
6楼-- · 2019-07-26 01:46
不知道有人用F4系列做过类似的实验没有?

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