[STM32] DMA(Direct Memory Access)

🚀 STM32에서의 DMA(Direct Memory Access)

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📚 기본 개념

• DMA란?
  • CPU를 거치지 않음
  • 메모리 ↔ 주변장치, 또는 메모리 ↔ 메모리 간에 전송
  • 직접 데이터 전송을 수행하는 하드웨어 모듈
• CPU가 데이터 전송에 관여하지 않기 때문에 아래 가능
  • CPU는 다른 작업에 집중 가능 → 성능 최적화

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⚙️ STM32 DMA 구조

STM32 MCU는 DMA 컨트롤러를 내장하고 있음

• 보통 여러 개의 Stream/Channel 지원
• 각각 Source Address → Destination Address 전송 지원
• 데이터 전송이 끝나거나, 에러 발생 시 인터럽트 발생 가능

 

STM32F7 기준

• DMA1, DMA2 컨트롤러
• 각각 다수의 Stream 제공 (ex: DMA2_Stream0)

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🛠️ DMA 기본 전송 흐름

1. DMA 컨트롤러에 소스 주소, 목적지 주소, 전송 크기 설정
2. DMA 스트림을 Enable
3. 설정된 데이터 자동 전송
4. 전송 완료 후 인터럽트 발생 또는 플래그 세팅

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🔧 DMA 주요 설정 항목

항목	설명
소스 주소	데이터가 복사될 시작 주소
목적지 주소	데이터가 전송될 목적지 주소
데이터 사이즈	바이트, 하프워드(16비트), 워드(32비트)
전송 방향	메모리→메모리, 메모리→주변장치, 주변장치→메모리
버스트 전송	고속 데이터 전송을 위해 여러 데이터 묶음 전송
FIFO 사용 여부	데이터 전송 중 버퍼링 기능
전송 완료 인터럽트	데이터 전송이 끝나면 호출

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🖥️ 코드 예제: 메모리 → 메모리 복사 (HAL)

// 1. DMA 핸들 선언
DMA_HandleTypeDef hdma_memtomem;

// 2. DMA 초기화 (ex: STM32CubeMX에서 자동 생성 가능)
void MX_DMA_Init(void)
{
    __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();

    hdma_memtomem.Instance = DMA2_Stream0;
    hdma_memtomem.Init.Channel = DMA_CHANNEL_0;
    hdma_memtomem.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_MEMORY;
    hdma_memtomem.Init.PeriphInc = DMA_PINC_ENABLE;
    hdma_memtomem.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
    hdma_memtomem.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_WORD;
    hdma_memtomem.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_WORD;
    hdma_memtomem.Init.Mode = DMA_NORMAL;
    hdma_memtomem.Init.Priority = DMA_PRIORITY_LOW;
    hdma_memtomem.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_DISABLE;
    HAL_DMA_Init(&hdma_memtomem);
}

// 3. 전송 실행
HAL_DMA_Start(&hdma_memtomem, (uint32_t)srcBuffer, (uint32_t)dstBuffer, bufferSize);
HAL_DMA_PollForTransfer(&hdma_memtomem, HAL_DMA_FULL_TRANSFER, HAL_MAX_DELAY);

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🧩 DMA 인터럽트 처리 흐름

• DMA 전송 완료 시 콜백 함수 호출 가능

void HAL_DMA_IRQHandler(DMA_HandleTypeDef *hdma)
{
    if (__HAL_DMA_GET_FLAG(hdma, DMA_FLAG_TCIF0_4))  // Transfer Complete
    {
        __HAL_DMA_CLEAR_FLAG(hdma, DMA_FLAG_TCIF0_4);
        // 전송 완료 처리
    }
}

• HAL에서는 HAL_DMA_IRQHandler()와 HAL_DMA_XferCpltCallback() 구조를 사용함

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🏎️ DMA 사용의 장점

• CPU 부하 감소 (특히 대량 데이터 전송 시)
• 실시간 성능 향상
• 전송 도중 CPU가 다른 작업 수행 가능 (병렬화)
• 저전력 모드에서도 데이터 처리 가능

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⚡ 주의사항

• DMA 충돌 방지
  • 같은 스트림/채널을 동시에 여러 작업에 사용하면 안 됨
• 메모리 정렬 주의
  • 바이트/하프워드/워드 정렬이 맞아야 함
• 캐시 일관성 문제
  • (특히 Cortex-M7 등 캐시가 있는 MCU) 캐시 무효화 필요할 수 있음
• 인터럽트와 플래그 처리 명확히 해야 함

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🧠 한 문장 요약

"STM32의 DMA는 CPU 개입 없이 빠르고 효율적으로 데이터를 전송하는 하드웨어 가속 시스템"