【STM32】HAL库中的实现（七）：DMA（直接存储器访问）

DMA（直接内存访问）是一种外设与内存直接传输数据的机制，无需CPU介入。相比传统方式（ADC→CPU→RAM），DMA（ADC→DMA→RAM）能显著提升效率，释放CPU资源。本文以STM32为例，介绍通过CubeMX配置ADC和DMA的步骤：1）设置ADC通道和触发模式；2）配置DMA为循环模式；3）启动HAL_ADC_Start_DMA函数实现自动采样。数据存入数组后可直接读取，适用于高频采

猫猫的小茶馆

1494人浏览 · 2025-08-20 12:05:50

猫猫的小茶馆 · 2025-08-20 12:05:50 发布

DMA 是什么？

DMA（Direct Memory Access）是 外设直接和内存之间数据搬运的机制，不需要 CPU 参与。

✅ 举个例子：

传统方式： ADC → CPU → RAM
使用 DMA：ADC → DMA → RAM（CPU 不需干预）

DMA分管着7条DMA通道，DMA2分管着5条DMA通道，不过只有大容量的芯片才会有DMA2。

请添加图片描述
使用DMA的优点显而易见：高效（无 CPU 干预），快速（并行执行），实时性好（适合高频采样），释放 CPU（可以做其他任务）。

CubeMX 配置说明

ADC 配置（如下图）：

选项						设置
通道						IN10（PC0）
Regular Conversion		Enable
Trigger					Software Start
Sampling Time			239.5 cycles（稳定）

DMA 配置（如下图）：

选项					内容
Channel				DMA1 Channel 1
Direction			Peripheral to Memory
Mode				Circular（循环模式）✅
Priority			Low（可调）

注：Circular 模式：DMA 采完一圈自动从头开始，适合连续采样

请添加图片描述

NVIC 中断优先级设置
启用：

✅ DMA1 Channel1 global interrupt
✅ ADC global interrupt
优先级可设置为较低（如 14）（不要和其他响应优先级冲突）

请添加图片描述

工程结构

使用 DMA 方式从 ADC1（通道10） 采集数据，将数据通过 DMA 自动搬运到 ADC_Value[] 数组，串口打印采样值。

使用 HAL 库函数 HAL_ADC_Start_DMA()

变量定义（存储一个通道的采样值）

uint16_t ADC_Value[1] = {0};  // 存储一个通道的采样值

也可以扩展为多通道：uint16_t ADC_Value[3];

启动 DMA 采集

HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)ADC_Value, 1);

每次调用都会重启 DMA 采样（通常建议只启一次）

 参数				含义
 &hadc1				ADC 1 句柄
 ADC_Value			数据存储地址
 1					采样通道个数（数据长度）

打印采样值

printf("CH10 = %d\r\n", ADC_Value[0]); //每秒打印一次，观察 ADC 值随输入电压变化。

☆ DMA 实现 ADC 的核心步骤：

步骤：
① CubeMX 配置 DMA（ADC1 → DMA1_Channel1）
② 设置 DMA 模式为 Circular
③ 启用中断（可选）
④ 写代码启动采样：HAL_ADC_Start_DMA()
⑤ 在主循环中读取数组中的值
⑥ 可配合 HAL_ADC_ConvCpltCallback() 做中断处理

☆ 数据流逻辑：

	   +------------+       +-------------+       +-------------+
AIN10 →|   ADC1     | ====> |    DMA      | ====> |   RAM数组    |
       +------------+       +-------------+       +-------------+
             ↑                       ↓
             |                   不用CPU搬运
             |                   由DMA自动完成
           软件触发             Circular循环方式

完整代码

📄 main.c

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2025 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "adc.h"
#include "dma.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "string.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
uint16_t ADC_Value[1] = {0};
/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_ADC1_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(  &huart1 , U1RxData, U1RxDataSize);
	
	HAL_ADCEx_Calibration_Start( &hadc1 );  //开启校准
	
	
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
	
  while (1)
  {
		HAL_ADC_Start_DMA( &hadc1, (uint32_t* )ADC_Value, 1  );
		
		printf(" CH10 = %d \r\n",ADC_Value[0]);
		
		HAL_Delay(1000);
		
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
  PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

因为DMA的CPU干预几乎为0（除了启动的时候），DMA在高频采样、连续采样的场景中十分适用，可以配合ADC连续+DMA循环使用。

测试结果：

请添加图片描述

其他测试结果的方法：

接电位器调节电压			看 ADC 值是否变化
用波形发生器加信号			观察 DMA 是否持续采样
用示波器测试 PC0 电压		与 ADC 值对应

可能会出现的场景问题排查：

问题								原因
ADC 值不变						没有接电压 / PC0 无信号
printf 值不更新					DMA 没启动成功 / ADC 没触发
HAL_ADC_Start_DMA 每次都调用		会重启 DMA，建议只调用一次
串口乱码							波特率不一致

其他扩展性应用：

扩展	应用
多通道 DMA 采样	ADC + Scan Mode + DMA
ADC + DMA + 滤波	DMA 采样后做均值滤波
ADC + DMA + OLED	实时显示电压变化曲线
ADC + DMA + FFT	做声音/振动频谱分析
音频采样	使用 ADC + DMA 连续采样音频信号