基础概念

CPU

CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）是计算机系统中的核心部件，也被称为处理器。它是计算机的大脑，负责执行指令、处理数据以及控制计算机的各种操作。CPU通常由多个核心组成，每个核心可以独立执行指令，从而提高计算机的处理能力。

RAM

RAM（Random-Access Memory，随机存取存储器）是计算机中用于临时存储数据和程序的内存类型。RAM是计算机运行时存储数据的地方，其中包括操作系统、应用程序、用户数据等。与ROM（Read-Only Memory，只读存储器）不同，RAM中的数据可以被读取和写入，而ROM中的数据只能被读取。

外设

外设（Peripheral Device）是指连接到计算机或微控制器的附加设备，用于完成特定的功能或提供特定的输入/输出。外设可以是各种类型的硬件设备，例如定时器、显示器、存储设备、通信设备等。这些外设通过与主处理单元（如CPU）或微控制器的通信来实现数据交换和控制操作。

程序运行过程

我们用一段伪代码来分析程序执行的过程：

  1. uint8_t data = 0x01;
  2. 串口发送(data);

看似简单的代码，其实以上包含了多个功能模块间的交互。
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  • cpu
  • SRAM
  • 外设

ARM32程序

存储

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在ARM32架构中，程序运行过程中，我们定义的变量其实都是存储在SRAM中，其实就是我们所说的内存。
我们的CPU去获取这个内存空间的数据，加载到CPU的缓存区(寄存器)中，执行CPU指令，指令操作加载的数据，程序就运行起来了。

执行过程

取数据

  1. uint8_t data = 0x01;

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cpu通过总线，向SRAM发送请求，获取数据
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SRAM接收到请求，将数据通过总线传递给CPU，CPU将数据加载到自己的缓存中。

执行操作

  1. 串口发送(data);

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CPU通过总线，将数据交给串口，串口接收到数据后，将数据发出。

流程总结

  1. CPU执行过程中，通过总线，到SRAM中取数据
  2. CPU将取的数据，按照逻辑处理顺序进行执行
  3. 逻辑中用到了外设部分，CPU会将对应的数据通过总线传递给外设

这里的每一份数据都是这么个操作流程。

思考

大量的数据，这样传递是否存在问题。
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  • 数据量大时，cpu会一直在一条线上进行反复请求数据，获取数据，执行数据等一系列操作，会消耗cpu的执行时间片。

    DMA概念

    DMA （Direct Memory Access，直接存储器存取），是一种能够在无需CPU参与的情况下，将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间高效的传输硬件机制。可以说，DMA就是CPU的高级代理，DMA大大减轻了CPU的负担。
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    ARM32的DMA

    功能说明

    GD32F470的DMA控制器有两个:DMA0，DMA1,共有16个通道，每个通道可以被分配给一个或多个特定的外设 进行数据传输。两个内置的总线仲裁器用来处理DMA请求的优先级问题。

    映射参考

    DMA0如下图
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    DMA1如下图
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    传输方式

    DMA三种传输方式
    ● 存储器到外设；
    ● 外设到存储器；
    ● 存储器到存储器（仅 DMA1 支持）；
    DMA的优先级：
    支持软件优先级（低、中、高、超高）和硬件优先级（通道号越低，优先级越高）。