DMA及中断如何对SD卡读写

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本文对STM32的SPI3读写SD卡进行讨论，读写使用直接模式，DMA模式，和DMA中断模式，并尝试对各种模式进行比较
一般来讲，使用DMA模式的优点在于，节省主程序资源，在直接对CPU/MCU编程的环境中，DMA模式类似于线程的效果。尤其在对实时处理比较严格的环境，如视频播放或采集，DMA会发挥重要作用，主程序更着眼于进行资源分配和流程控制。

• SPI初始化DMA和中断
  

使用SPI的DMA功能，需要首先对相关寄存器初始化SPI3使用DMA2的Channel1接收数据，Channel2发送数据，（参照STM32参考手册）
rcc->ahbenr |= 0x02; //enable dma2spi3->cr2 = 0x3; // enable spi3 dma
使用DMA的中断功能，需要对NVIC和系统向量表vtor初始化这里只使用SPI3接受中断，DMA2的Channel1，IRQ56
nvic->iser.at[1] = 0x01000000; //enable IRQ56scb->vtor = (unsigned int)(&__Vectors) & 0x3FFFFF80;

• SPI的直接读写模式
  

直接读写模式的特点就是结构简单，易于调试，但数据传输效率相对较低，并且完全占用主程序资源SPI操作MOSI写数据的同时采样MISO，所以读写操作是同一个函数
unsigned char sd_bytedata(unsigned char cmd) {   unsigned char output;
   while (((spi3->sr)&0x2)==0)   {} //TXE empty   spi3->dr = cmd;   while (((spi3->sr)&0x1)==0) {} //RXNE empty   output = (unsigned char)(spi3->dr);
   return output;}

• SPI的DMA模式
  

DMA模式的优点在于，释放主程序资源，并且读取效率高，但相对设定复杂，调试困难基于DMA的参数特性，可以将SPI的读写操作分开处理，以节省资源
DMA接受，读操作，接收缓存的内存指针自动增移，发送缓存为固定，数据长度相同
   dma2->ch1.ccr = 0x0080; //MINC:yes P->M   dma2->ch1.cndtr = cnt;   dma2->ch1.cpar = (unsigned int)&(spi3->dr);   dma2->ch1.cmar = (unsigned int)rtn;
   dma2->ch2.ccr = 0x0010; //MINC:no M->   dma2->ch2.cndtr = cnt;   dma2->ch2.cpar = (unsigned int)&(spi3->dr);   dma2->ch2.cmar = (unsigned int)cmd;
DMA发送，写操作，发送缓存的内存指针自动增移，接收缓存为固定，数据长度相同
   dma2->ch1.ccr = 0x0000; //MINC:no P->M   dma2->ch1.cndtr = cnt;   dma2->ch1.cpar = (unsigned int)&(spi3->dr);   dma2->ch1.cmar = (unsigned int)rtn;
   dma2->ch2.ccr |= 0x0090; //MINC:yes M->   dma2->ch2.cndtr = cnt;   dma2->ch2.cpar = (unsigned int)&(spi3->dr);   dma2->ch2.cmar = (unsigned int)cmd;
主程序通过监视DMA的EVENT事件标志进行流程控制
   while ((dma2->isr & 0x20) == 0); //check finish event   while ((dma2->isr & 0x02) == 0); //check finish event
停止DMA，清除事件控制器，消除对下次操作影响
   dma2->ifcr = 0xFF; //clear event

• SPI的DMA中断模式
  

中断模式可以在中断函数中加入流程控制逻辑，更多节省主程序资源，对于像SD卡操作逻辑，在没有SDIO专用控制器帮助的情况下，DMA中断模式似乎是必须的选择。但程序难度增加，调试更加困难，尤其在纠错处理方面，需要更大的精力投入。
中断函数由于没有参数，犹如数据缓冲，及控制变量最好设置成全局变量使用中断函数不再监视事件寄存器，流程控制可以使用用户变量，定义各个状态变量
unsigned int dma_inv_state;
#define SD_DMA_DAT_ONCE 0x1#define SD_DMA_RESPONSE 0x2#define SD_DMA_DATATOKEN 0x4#define SD_DMA_READDATA 0x10#define SD_DMA_WRITEDATA 0x20#define SD_DMA_COMPLETE 0x100
DMA读写操作前对中断标志设置
   if (dma_inv_state) {      dma2->ch1.ccr |= 0x2; // interrupt setup   }
中断处理程序首先等待发送结束，然后清除事件，否则中断会不断被触发然后可以进行用户的流程操作
   while ((dma2->isr & 0x20) == 0); //check finish event channel2
   sd_stop_dma();
   if (dma_inv_state & SD_DMA_RESPONSE) {
   } else if (dma_inv_state & SD_DMA_DATATOKEN) {
   } else if (dma_inv_state & SD_DMA_READDATA) {
   } else if (dma_inv_state & SD_DMA_COMPLETE) {
   }
主程序中对状态变量进行监控
   while (dma_inv_state & SD_DMA_DAT_ONCE);

• 主程序功能
  

本程序实现DMA对双缓冲的读入，读入SD卡中的所有页，主程序对缓存页执行CRC校对
   while ((iipage)||(cc+ee>8)==dbf[512])&&((jj&0xFF)==dbf[513])) {         }         buf_free |= (buf_done&0x1)?0x1:0x2;         buf_done &= (buf_done&0x1)?(~0x1)~0x2);      }      if (buf_proc) {         if (dma_inv_state == 0x0) {            buf_done = buf_proc;            buf_proc = 0x0;         }      }   }