簡介

DMA或動態內存訪問是某些微控制器上的一項功能，數據可以獨立于CPU移動，使CPU可以自由地執行其他工作，從而增加系統可以同時執行的總工作量。

DMA 可以將數據從一個內存區域移動到另一個內存區域，從內存移動到外設，或者從外設移動到內存。

內存到外設 DMA

內存到外設數據復制的一個例子是通過通信外設（如 UART）傳輸大量數據；如果沒有 DMA，CPU 要么需要在傳輸數據時 "阻塞"（通常傳輸速度相對較慢，這取決于通信協議的速度），要么需要使用中斷來管理傳輸（由于中斷環境，這將增加額外的處理開銷）。

本示例只考慮了只有一個數據傳輸需要同時進行的情況，DMA 通常可以同時處理多個數據流（取決于特定的微控制器實現）。

外設到內存DMA

外設到內存DMA類似 - 可以從通信外設（如UART）讀取數據，并在CPU忙于執行其他操作時復制到內存緩沖區中。除了讓 CPU 自由地做其他工作外，這還可以確保通信數據不會丟失，因為 CPU 忙于另一個任務，而不是在準備處理接收數據的代碼段中。

同樣，當有多個設備同時通信時（5 個或 10 個設備！），這一點尤其有用；DMA 可用于緩沖每個設備的通信，完美且不會丟失數據，直到 CPU 運行的代碼段準備好處理接收到的數據。有些微控制器在通信外設中包含一個小的接收緩沖區，而使用 DMA 時，接收緩沖區可以任意增大，僅受可用 RAM 的限制。

外設到內存 DMA 的另一個例子是通過 ADC 對模擬信號進行采樣。在這個例子中，設置了一個定時器，以設定的時間間隔觸發一個或多個通道的 ADC 采樣。采樣發生時，讀數會通過 DMA 自動傳輸到內存緩沖區。然后，一個單獨的 DMA 流會將這些緩沖區復制到另一個內存區域，供 CPU 運行 DSP（數字信號處理）算法。最后，另一個 DMA 流可用于將處理后的信號傳輸到微控制器 DAC 進行輸出（內存到外設）。(如果您不熟悉這些術語，可以在我們的 ADC 或 DAC 博客文章中找到相關概述）。這樣，CPU 就可以將全部時間用于運行密集型 DSP 算法，而無需浪費時間管理 ADC、內存復制或 DAC。

對于接收數據，一些微控制器支持循環 DMA 緩沖區，而另一些微控制器則支持ping-pong緩沖區，即在兩段內存之間交替接收數據（本文作者更傾向于循環緩沖區，認為其效率更高，更容易編寫代碼）。

小結

對于沒有經驗的編碼員來說，DMA 可能看起來令人生畏，但一旦您投入時間使用過一次，就擁有了一個代碼模板，可以很容易地復制到其他項目中，而且可以大大提高項目的質量和微控制器所能處理的項目的復雜性。

Proteus VSM CPU 模型可模擬真實設備中的 DMA 操作。這樣，您就可以直接在運行的仿真中編寫和測試 DMA 固件。了解有關 Proteus VSM MCU 仿真的更多信息請訪問：https://www.labcenter.com/

本文章版權歸英國Labcenter公司所有，由廣州風標電子提供翻譯，原文鏈接如下：https://www.labcenter.com/blog/sim-dma/