引言

ST 公司設計了一個專門用于圖像處理的 DMA：DMA2D，可以之際通過 DMA2D 搬運或填充圖像，而不經過 CPU，極大減輕了 CPU 的負擔。為了學習 DMA2D，我也專門寫了這篇文章，現在就讓我們來看看吧！

DMA2D

工作模式

DMA2D 擁有四種工作模式，分別是：

1. 寄存器到存儲器
2. 存儲器到存儲器
3. 存儲器到存儲器并執行 PFC
4. 存儲器到存儲器并執行 PFC 混合

由于我現在只用到了前兩個，所以就先只學習前兩個。

寄存器到存儲器

寄存器到存儲器模式，用于以預定義顏色填充用戶自定義區域，也就是可以實現快速的單色填充顯示，例如清屏操作。

存儲器到存儲器

此模式下，DMA2D 不執行任何圖形數據轉換。前景層輸入 FIFO 充當緩沖區，數據從 DMA2D 中定義的源存儲單元傳輸到 DMA2D 尋址的目標存儲單元，可以用于快速圖像填充。

層緩沖開窗

顯示層開窗： 窗口顯示區域的顯存的首地址由 DMA2D_OMAR 寄存器指定，窗口的寬度和高度由 DMA2D_NRL 寄存器的 PL 和NL 指定，行偏移由 DMA2D_OOR 寄存器指定，通過這三個寄存器的配置，就可以確定窗口的顯示位置和大小。
前景層開窗： 和上面的顯示層開窗類似，不過 DMA2D_OMAR 寄存器變為了 DMA2D_FGMAR 寄存器；DMA2D_OOR 寄存器變為了 DMA2D_FGOR 寄存器；DMA2D_NRL 寄存器兩個層共用。配置好就可以完成對前景層的開窗。

寄存器到存儲器模式： DMA2D 可以將 DMA2D_OCOLR 指定的顏色，自動填充到開窗區域，完成單色填充。
存儲器到存儲器模式： 需要完成前景層和顯示層的開窗，完成配置后，圖像數據從前景層拷貝到顯示層（僅限窗口范圍內），從而顯示到 LCD 上面。

寄存器

由于 HAL 庫的層層封裝和各種安全檢測，會使得 HAL 庫的 DMA2D 的函數調用后速度會減慢，所謂唯快不破，所以 DMA2D 的寄存器操作是必不可少的。

DMA2D 控制寄存器 DMA2D_CR

1. MODE[1:0]： 表示 DMA2D 的工作模式，00：存儲器到存儲器模式；01：存儲器到存儲器模式并執行PFC；10：存儲器到存儲器并執行混合；01：寄存器到存儲器模式。
2. START： 控制 DMA2D 的啟動，1：啟動；0：停止。

DMA2D 輸出 PFC 控制寄存器 DMA2D_OPFCCR

CM[2:0]： 設置寄存器到存儲器模式下的顏色格式，000：ARGB8888；001：RGB888；011：ARGB1555；100：ARGB1444。

前景層 PFC 控制寄存器 DMA2D_FGPFCRC

只需關心最低 4位。
CM[3:0]： 用于設置存儲器到存儲器模式下的顏色格式，0000：ARGB8888；0001：RGB888；0010： RGB565；0011：ARGB1555；0100：ARGB4444；0101：L8；0110：AL44；0111：AL88；1000：L4；1001：A8；1010：A4。

DMA2D 輸出偏移寄存器 DMA2D_OOR

LO[13:0]： 設置輸出行偏移，作用于顯示層，以像素為單位表示。此值用于生成地址。行偏移將添加到各行末尾，用于確定下一行的起始地址。同樣的，前景層的輸出偏移寄存器為 DMA2D_FGOR，作用相同。

DMA2D 輸出存儲器地址寄存器 DMA2D_OMAR

MA[31:0]： 設置輸出存儲器地址，也就是 FIFO 所存儲的數據地址，需要根據開窗的起始坐標來設置。以 800 * 480的 LCD 屏為例，假定幀緩存數組為：g_ltdc_framebuf，設置窗口的起始地址為：sx(<800)，sy(<480)，顏色格式為 RGB565 ，每個像素 2個字節，那么 MA 的設置值應該為：
MA[3:0] = g_ltdc_framebuf + 2 * (800 * sy + sx)
同樣的，還有前景層的輸出存儲器地址寄存器 DMA2D_ FGMAR，作用和計算方法相同，控制的是前景層的存儲器地址。

DMA2D 行數寄存器 DMA2D_NLR

控制每行的像素和行數，該寄存器對前景層和顯示層都有效，配置該寄存器可設置開窗大小。
NL[15:0]： 設置待傳輸區域的行數，用于確定窗口的亮度。
PL[13:0]： 設置待傳輸區域的每行像素數，用于確定窗口的寬度。

DMA2D 輸出顏色寄存器 DMA2D_OCOLR

該寄存器用于配置寄存器到存儲器模式下，填充時所用的顏色值，一個 32位寄存器，可支持 ARGb8888 格式，也支持 RGB555 格式。

DMA2D 中斷狀態寄存器 DMA2D_ISR

該寄存器表示了 DMA2D 的各種標識，這里只關心 TCIF 位，表示 DMA2D 的傳輸完成中斷標志，中斷完成時置一。
使用DMA2D 的中斷標志位清零寄存器： DMA2D_IFCR，用于清除 DMA2D_ISR 寄存器對應位的標志。通過向該寄存器的第 1位（CTCIF）寫 1，可以用于清除 DMA2D_ISR 寄存器的 TCIF 位標志，其他同上。

DMA2D 程序操作

寄存器到存儲器模式（填充單一顏色）

    __HAL_RCC_DMA2D_CLK_ENABLE(); /* 使能DM2D時鐘 */

    DMA2D->CR &= ~(DMA2D_CR_START); /* 先停止DMA2D */
    DMA2D->CR = DMA2D_R2M;          /* 寄存器到存儲器模式 */
    DMA2D->OPFCCR = LTDC_PIXFORMAT; /* 設置顏色格式 */
    DMA2D->OOR = offline;           /* 設置行偏移  */

    DMA2D->OMAR = addr;                                     /* 輸出存儲器地址 */
    DMA2D->NLR = (pey - psy + 1) | ((pex - psx + 1) << 16); /* 設定行數寄存器 */
    DMA2D->OCOLR = color;                                   /* 設定輸出顏色寄存器 */
    DMA2D->CR |= DMA2D_CR_START;                            /* 啟動DMA2D */

    while ((DMA2D->ISR & (DMA2D_FLAG_TC)) == 0) /* 等待傳輸完成 */
    {
        timeout++;
        if (timeout > 0X1FFFFF)
            break; /* 超時退出 */
    }
    DMA2D->IFCR |= DMA2D_FLAG_TC; /* 清除傳輸完成標志 */

存儲器到存儲器模式（填充較為復雜的圖案）

    __HAL_RCC_DMA2D_CLK_ENABLE(); /* 使能DM2D時鐘 */

    DMA2D->CR &= ~(DMA2D_CR_START);  /* 先停止DMA2D */
    DMA2D->CR = DMA2D_M2M;           /* 存儲器到存儲器模式 */
    DMA2D->FGPFCCR = LTDC_PIXFORMAT; /* 設置顏色格式 */
    DMA2D->FGOR = 0;                 /* 前景層行偏移為0 */
    DMA2D->OOR = offline;            /* 設置行偏移 */

    DMA2D->FGMAR = (uint32_t)color;                         /* 源地址 */
    DMA2D->OMAR = addr;                                     /* 輸出存儲器地址 */
    DMA2D->NLR = (pey - psy + 1) | ((pex - psx + 1) << 16); /* 設定行數寄存器 */
    DMA2D->CR |= DMA2D_CR_START;                            /* 啟動DMA2D */

    while ((DMA2D->ISR & (DMA2D_FLAG_TC)) == 0) /* 等待傳輸完成 */
    {
        timeout++;
        if (timeout > 0X1FFFFF)
            break; /* 超時退出 */
    }
    DMA2D->IFCR |= DMA2D_FLAG_TC; /* 清除傳輸完成標志 */

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