应用笔记|如何使用 STM32U575/585 微控制器的 GPDMA

目录预览

1.前言

2.GPDMA 通用指南

3.外设、存储器和 GPDMA 配置

4.系统性能

1.概述

本应用笔记适用于 STM32U575/585 微控制器，这些微控制器是基于 Arm Cortex核心的器件。

提示: Arm 是 Arm Limited（或其子公司）在美国和/或其他地区的注册商标。

参考文档：

• 参考手册基于 Arm的 STM32U575/585 32 位 MCU（RM0456）

• STM32U585xx 数据手册（DS13086）

• STM32U575xx 数据手册（DS13737）

2.GPDMA 通用指南

2.1GPDMA 概述

在减载 CPU 的控制下，GPDMA 控制器通过链表执行存储器映射外设和/或存储器之间的可编程数据传输。

GPDMA 是双端口 AHB 主设备和系统外设。大多数外设和存储器都与之建立连接。在需要数据传输时，这一点提 供了很大的灵活性并提高了系统性能。链表是存储器中程序化的数据结构，旨在让每个 GPDMA 通道为链接和安排 DMA 数据传输做好准备。GPDMA 有 16 个通道。

2.2 GPDMA 通道分配

用户必须分配一个通道用于 GPDMA 传输。为了能够同时处理来自源的 GPDMA 传输（读访问）和到达目标的GPDMA 传输（写访问），GPDMA 对给定 GPDMA 通道使用专用 FIFO。FIFO 单元的单位是一个字节。

FIFO 的大小决定了通道能够有效处理的最大 DMA 突发大小（突发长度与数据宽度的乘积）。注意，通常突发越大，系统总体性能越好：更高吞吐率/带宽传输，更低系统总线占用率。

鉴于系统总线为 32 位字宽，建议将 DMA 源/目标数据宽度设定为 32 位（GPDMA_CxTR1 中的 S/DDW_LOG2[1:0]），以便最大限度减少总线使用量。

如下表所示，有两类通道，分别具有不同的 FIFO 大小和寻址模式：

• 通道 0 至 11：

– FIFO 大小为 8 字节（2 字）。

– 寻址限于线性模式：固定寻址（通常用于外设寄存器访问）或连续数据增量寻址（通常用于存储器访问）。

• 通道 12 至 15：

– FIFO 大小为 32 字节（8 字）。

– 支持线性和二维寻址模式：二者均适用于源和目标，可设定两个地址跳转/偏移量：

◦ 每个编程突发后

◦ 每个编程块后

建议将通道 0 至 11 分配用于从 AHB/APB 外设到 SRAM 的传输或从 SRAM 到 AHB/APB 外设的传输，除非存储器需要二维寻址或外设是支持突发请求的 AHB 外设。

然后，建议将突发设定为 1 字（FIFO 大小的一半），除非应用需要处理 8 或 16 位数据宽度。建议将通道 12 至 15 分配用于存储器之间的传输。然后，出于性能方面的考虑，建议将突发设定为默认的 4 字（FIFO 大小的一半）。

同样地，将通道 12 至 15 优先用于始于支持突发请求的 AHB 外设，比如 OCTOSPI、HASH 和 ADC。然后，通常将始于/止于外设的半传输设定为突发。建议将始于/止于存储器的（半）传输设定为 4 字突发。

对于具有更高带宽要求的 AHB 外设的始于/止于一些外设的传输，同样优先选择通道 12 至 15。建议将始于/止于存储器的（半）传输也设定为 4 字突发。

2.3 GPDMA 端口选择

用户必须为始于源（GPDMA_CxTR1 中的 SAP）的传输分配一个端口，并且为止于目标（GPDMA_CxTR1 中的 DAP）的传输分配一个端口。在执行下一次数据传输之前，会通过下一个链表项和数据结构动态更新此分配。

关于 GPDMA 的总线拓扑可总结如下（参见第 4 节 了解更多信息）：

• GPDMA 端口 0 直接连接到 APB1 和 APB2 外设，不穿过 AHB 矩阵（参见图 2 和图 4）。

• AHB 矩阵的默认从设备（参见图 2 和第 4.3.2 节 ）为：

– GPDMA 端口 0 的 AHB1 外设（MDF、FMAC 和 CORDIC）

– GPDMA 端口 1 的 SRAM1

建议按照以下方式使用 GPDMA 的两个主设备端口：

• 将端口 0 分配用于始于/止于外设的（半）传输，无论是 AHB 还是 APB 外设。将端口 1 分配用于其他（半） 传输（分别止于/始于存储器）。对于 APB1 和 APB2 外设，端口 0 避免穿过互连矩阵，减少了相应通道上的 总体延迟。这也减少了互连总线矩阵包含的和之后的 AHB 总线活动。

• 端口 1 被分配用于存储器至存储器的传输（特别是访问 SRAM1 时，但不仅限于此）。对外设使用端口 0 并 对任何存储器使用端口 1 的优势在于：

– 外设至存储器和存储器至外设的传输过程中两个端口上的带宽平衡

– 避免至存储器的突发直接影响外设访问的延迟

这是针对性能的典型和推荐配置。当然，用户可以自由地选择任何可以访问源位置的端口，以及任何可以访问目标 位置的端口。

当通道未激活时，GPDMA 为加载下一个链表项而分配的链接端口由用户在通道层面进行定义（GPDMA_CxCR 中 的 LAP）。下一个链接列表项已准备就绪并存储在内存中。然后，建议将端口 1 分配用于加载下一个链表项。

本文档以 GPDMA 和可能受到 GPDMA 协助的外设的组合功能为基础，为系统开发人员提供一些以性能为导向的编程指南