一. STM32的DMA PWM原理

最開始疑惑過STM32如何才能實作精確數量的脈沖輸出從而控制步進電機，直到做WS2812B燈珠的驅動程式時才知道原來有DMA-PWM模式，使用DMA輸出PWM可以精確控制脈沖數量，且可以精確控制脈沖周期與占空比，更重要的是使用DMA傳輸不消耗CPU資源，于是乎上網搜索資源與教程，遺憾的是網上的教程要么語焉不詳，要么代碼不全，要么只講表層不講原理，秉承自己動手豐衣足食的古訓，于是去翻閱參考手冊，從DMA章節看到定時器章節，結合代碼實戰，總算搞清些端倪，也分享一下在此程序中遇到的問題，

1. DMA簡介

官方釋義：DMA，全稱為： Direct Memory Access，即直接存盤器訪問， DMA 傳輸方式無需 CPU 直接控制傳輸，也沒有中斷處理方式那樣保留現場和恢復現場的程序，通過硬體為 RAM 與 I/O 設備開辟一條直接傳送資料的通路， 能使 CPU 的效率大為提高，下面這張圖是網上流行的摘自參考手冊上的DMA框圖，

STM32F1系列有兩個DMA，分別有7個通道和5個通道（Channel），F7系列每個DMA分別有8個資料流（StreamX），每個資料流對應8個通道（CHannel），這里稍微區分一下兩個系列的表述，F1所說的Channel應該對應F7中的Stream，例如DMA1的通道對應表如下，STM32的ADC、SPI、IIS、USART、IIC、TIM、DAC等資料傳輸外設都可以設定為DMA方式傳輸，在手動配置的時候查表選擇通道即可，當然如果用Cubemx工具的話就會自動選擇了，
DMA傳輸有什么好處？舉個例子，使用HAL_UART_Transmit()和HAL_UART_Transmit_DMA()，前者使用普通模式，CPU會進入執行函式，直到資料傳輸完成退出，然后才執行下一條指令，后者使用DMA傳輸，DMA啟動傳輸之后CPU就不管了，直接往下執行其他指令，CPU干什么呢？只需要處理DMA傳輸完成、半傳輸完成、傳輸錯誤等中斷，或者通過查詢暫存器檢查DMA傳輸到啥情況了，是不是瞬間快起來了！

2. DMA方式輸出PWM是怎么回事

使用DMA傳輸資料很好理解，為什么DMA可以控制PWM脈沖數量和占空比呢？這里我們回歸本質，在DMA控制PWM輸出的程序中，DMA依然傳輸的是資料，只不過它送過去的是比較值，即TIMx_CCRx的值，這個值不用多解釋了，和自動重裝載暫存器（TIMx_ARR）的值分別決定周期和占空比，看一下手冊中定時器的DMA連續傳送模式的解釋，
注意黃色部分，什么是更新事件？回顧一下，在向上計數模式下當計數到自動重裝載值就會發生更新事件（溢位），也就是說每單個PWM波結束后就會自動將比較值設定成DMA傳輸來的資料，以本例設定的周期1ms為例，設定send_Buf[] = {10,20,30,…,100}，最終的波形就是高電平時間分別為10,20,30,…100us的十個方波，
很簡單有木有！！

3. HAL庫DMA配置PWM的幾個函式

說實話使用HAL庫還是有點彎彎繞，很多操作層層封裝，可能用暫存器幾句代碼的事情到了HAL庫要呼叫好幾個函式轉幾道彎，但這也是大勢所趨吧，將底層都封裝起來，讓用戶專注于應用程式，最近用Cubemx自動生成代碼的感覺就是，真香！！

搬運stm32F7xx_hal_tim.h中的函式定義，以下分別是以阻塞模式、中斷模式、DMA模式啟動和停止PWM，

/* Blocking mode: Polling */
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Stop(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);
/* Non-Blocking mode: Interrupt */
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Start_IT(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Stop_IT(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);
/* Non-Blocking mode: DMA */
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Start_DMA(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel, uint32_t *pData, uint16_t Length);
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Stop_DMA(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);

以下是中斷回呼函式的宣告，這里我們只關注void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);
每次PWM輸出完成之后呼叫這個函式，在中斷里面我們需要呼叫HAL_TIM_PWM_Stop_DMA(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel)停止DMA傳輸，否則它不會自己停止的，

/* Callback in non blocking modes (Interrupt and DMA) *************************/
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);
void HAL_TIM_OC_DelayElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);
void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);
void HAL_TIM_TriggerCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);
void HAL_TIM_ErrorCallback(TIM_HandleTypeDef *htim);

二. STM32CubeMx配置 DMA PWM

以STM32F1和F7系列板子為例進行測驗，經過測驗兩者配置基本是一樣的，結果也是一樣，所以這里以F1為例講解，

如圖，新建基于STM32F103ZET6的工程，先進行時鐘配置，系統時鐘設定到最大72MHz，
然后設定定時器，我使用的是T2，四個通道都選上了，根據需要來即可，分頻系數設為71，即72分頻，pwm頻率1MHz，自動重裝載值為1000，得到周期為1ms.

接下來設定DMA，如圖，四個通道DMA都選上了，這里CH2和CH4共用了一個通道，暫且不管它，
可以看到此時DMA中斷已經開啟
此外如果使用ST-Link下載程式，注意圖示這個地方設定debug模式為Serial Wire，不然會出現ST-Link只能下載一次程式的情況，
到此設定完畢，點擊GENERATE CODE即可，

三. 波形除錯程序分析

打開工程，可以看到TIM的初始化和DMA的初始化函式，這里在main函式中呼叫HAL_TIM_PWM_Start函式就可以正常輸出連續波形了，

HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1)

呼叫__HAL_TIM_SET_COMPARE函式可以改變占空比

__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_1,200);

如設定成200，則高電平時間為200us，占空比為200/1000，

因為我們要使用DMA方式，在main函式中定義一個發送資料緩沖區

#define NUM 21
uint32_t send_Buf[NUM] = {0};

在main函式中增加以下代碼

for (i = 0; i < NUM; i++)
{
 	send_Buf[i] = 20 * (i + 1);
}

while (1)
{
	 HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET); 
	 HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET); 
	 HAL_Delay(200);
	 HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET); 
	 HAL_GPIO_WritePin(GPIOE, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET); 
	 HAL_Delay(200);
	 HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim2, TIM_CHANNEL_3,(uint32_t*)send_Buf,NUM);
}

添加如下函式

// PWM DMA 完成回呼函式
void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
	HAL_TIM_PWM_Stop_DMA(&htim2, TIM_CHANNEL_3);
}

這就是第一部分講的需要在回呼函式中呼叫HAL_TIM_PWM_Stop_DMA函式停止PWM輸出，
理論上講到這里應該如我們所愿輸出期望波形了，也就是占空比遞增的21個波，但遺憾的是我的波是這樣的：

三個問題：
（1）資料只有一半；
（2）波的周期變成了正常的兩倍（2ms）
（3）最后一個資料跑到最前邊了，

生氣ing…

于是開始調bug，第一個問題發現了，由于HAL_TIM_PWM_Start_DMA(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel, uint32_t *pData, uint16_t Length);函式中的發送資料指標是指向32位的，我的send_Buf也是定義的32位，但是DMA傳輸我的設定是半字16位，如圖示，

也就是從uint32_t *pData開始指標每移一位，地址偏移兩個位元組，這樣就能解釋上面的第一二問題，因為希望傳輸的資料是{sendBuf[0],sendBuf[1], …,sendBuf[20]}，實際傳輸的資料卻是：
sendBuf[0]低16位
sendBuf[0]高16位（即0）
…
sendBuf[9]低16位
sendBuf[9]高16位（即0）
sendBuf[10]低16位

接下來修改傳輸字寬為Word（32）位，或者把send_Buf改為uint16_t型，經測驗結果都對了，如圖所示，所以提醒朋友們，
DMA傳輸位寬和定義的緩沖區位寬一定要一致！！
DMA傳輸位寬和定義的緩沖區位寬一定要一致！！
DMA傳輸位寬和定義的緩沖區位寬一定要一致！！

問題3依然存在，于是把最后一個資料改為0試試，
添加send_Buf[NUM - 1] = 0;波形正常了，

原因尚不清楚，是不是因為DMA傳輸的起始和結束有什么不穩定因素，既然如此，那就每次在正常資料后面補一個或者多個0就行了，不影響使用，

至此DMA控制PWM輸出成功，下一篇用HAL-DMA-PWM點亮WS2812燈珠，