带有 DMA 和 HAL 的 I2C 传输不起作用

Question

这似乎是一个比较常见的问题，但我在网上找到的任何解决方案都没有成功。具体来说，我正在尝试通过 I2C/DMA 和在 cubeIDE 中生成的 HAL 将 1024 字节缓冲区（完整的 128x64 像素图像）传输到 SSD1306 显示器。我使用的是STML432核板。使用 HAL_I2C_Mem_Write 在没有 DMA 的情况下传输缓冲区没有问题

根据我看到的其他问题，问题在于 DMA 在 I2C 总线仍在传输时完成。我只是不知道如何解决这个问题，并且给出的示例通常不使用 HAL（不幸的是，尽管我很努力，但我猜我自己并不完全有能力将它们正确应用到 HAL）。我尝试过使用 I2c 和 DMA 的中断，但没有成功，只传输了大约前 254 个字节（屏幕上显示的只有两行）。

这是我发送缓冲区的代码：

static void ssd1306_WriteMData_DMA(const uint8_t *data, uint16_t size)
{
    while(HAL_I2C_GetState(&hi2c1) != HAL_I2C_STATE_READY);
    HAL_I2C_Mem_Write_DMA(&hi2c1, I2C_ADDR, SSD1306_REG_MDAT, 1, (uint8_t*)data, size);
}

以及每个中断处理程序的代码：

void I2C1_EV_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN I2C1_EV_IRQn 0 */
    if(I2C1->ISR & I2C_ISR_TCR){
        
    I2C1->CR2 |=  (I2C_CR2_STOP);// stop i2c
    I2C1->ICR |=  (I2C_ICR_STOPCF);// Reset the ICR  flag.

    // stop DMA
    DMA1->IFCR |= DMA_IFCR_CTCIF6;
    // clear flag
    DMA1_Channel6->CCR &= ~DMA_CCR_EN;
}
  /* USER CODE END I2C1_EV_IRQn 0 */
  //HAL_I2C_EV_IRQHandler(&hi2c1);
  /* USER CODE BEGIN I2C1_EV_IRQn 1 */
 
  /* USER CODE END I2C1_EV_IRQn 1 */
}


void DMA1_Channel6_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN DMA1_Channel6_IRQn 0 */

    // stop DMA
    DMA1->IFCR |= DMA_IFCR_CTCIF6;
    // clear flag
    DMA1_Channel6->CCR &= ~DMA_CCR_EN;

  /* USER CODE END DMA1_Channel6_IRQn 0 */
  HAL_DMA_IRQHandler(&hdma_i2c1_tx);
  /* USER CODE BEGIN DMA1_Channel6_IRQn 1 */

  /* USER CODE END DMA1_Channel6_IRQn 1 */
}

我认为这就是所有相关的代码，如果我还缺少其他内容，请告诉我。外围设备的所有初始化代码都是通过 cubeMX 完成的，但如果需要，我可以发布它或设置。我觉得我错过了一些非常简单的事情，但老实说这有点过头了，所以我不太了解发生了什么......

感谢您的帮助！

Answer 1

问题在于您的自定义 DMA1_Channel6_IRQHandler 和 I2C1_EV_IRQHandler。这些函数将在 I2C 传输 255 个字节后立即调用，对于 NBYTES 来说是 MAX_NBYTE_SIZE。 HAL 在 stm32l4xx_hal_i2c.c 中已经有了所有需要的中断例程：

1. 将 I2C 传输 IRQ 处理程序设置为 I2C_Master_ISR_DMA；
2. 检查数据大小是否大于 255 字节并使用重新加载模式。
3. 将 I2C DMA 完成回调设置为 I2C_DMAMasterTransmitCplt；
4. 使用 HAL_DMA_Start_IT() 启动 DMA
5. 使用 2C_TransferConfig() 配置 I2C 寄存器

HAL 驱动程序将使用 I2C_Master_ISR_DMA 和 I2C_DMAMasterTransmitCplt 处理所有 I2C+DMA 中断：

1. I2C_DMAMasterTransmitCplt 将为每个 255 (MAX_NBYTE_SIZE) 或更少字节的块重新启动 DMA。
2. I2C_Master_ISR_DMA 将使用 I2C_TransferConfig 重置 RELOAD/NBYTES 寄存器。 对于最后一个数据块，使用 I2C_AUTOEND_MODE。

所以你只需要

1. 从 DMA1_Channel6_IRQHandler 和 I2C1_EV_IRQHandler 函数中删除“用户代码”
2. 在 STM32 设备配置工具中启用 I2C1 事件中断
3. 使用数据宽度字节/字节配置 DMA
4. 执行一次 HAL_I2C_Mem_Write_DMA(...) 调用以开始传输
5. 在下次传输前检查 HAL_I2C_STATE_READY

请参阅 stm32l4xx_hal_i2c.c 中的 HAL_I2C_Mem_Write_DMA、I2C_Master_ISR_DMA 和 I2C_DMAMasterTransmitCplt 源代码以了解其工作原理。

关于为什么 DMA 在 I2C 仍在工作时完成：HAL 驱动程序使用 255 字节块通过 DMA 发送 I2C 数据，停止 DMA，启动 DMA，清除 I2C_CR2 NBYTES/RELOAD，启用 DMA。 DMA 可以使用 DMA_CIRCULAR 模式连续运行，但目前在 HAL I2C 驱动程序中未实现。 以下是使用 DMA_CIRCULAR 模式的 I2C 示例：

DMA enabled single time
hi2c1.hdmatx->XferCpltCallback =  MY_I2C_DMAMasterTransmitCplt;
HAL_DMA_Start_IT(hi2c1.hdmatx, (uint32_t)&i2cBuffer, (uint32_t)&hi2c1.Instance->TXDR, I2C_BUFFER_SIZE);
MY_I2C_TransferConfig(&hi2c1,  (uint16_t)DAC_ADDR, 254, I2C_RELOAD_MODE, I2C_GENERATE_START_WRITE); // in first call using I2C_GENERATE_START_WRITE
uint32_t tmpisr = I2C_IT_TCI; 
__HAL_I2C_ENABLE_IT(&hi2c1, tmpisr);
hi2c1.Instance->CR1 |= I2C_CR1_TXDMAEN;

仍然需要每 254 个字节使用 MY_I2C_TransferConfig 清除 I2C_CR2 NBYTES/RELOAD（我不使用 255 将中断触发对齐到数组中的偶数索引）：

static HAL_StatusTypeDef MY_I2C_Master_ISR_DMA(struct __I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint32_t ITFlags, uint32_t ITSources)
{
    if (__HAL_I2C_GET_FLAG(&hi2c1, I2C_FLAG_TCR) == SET)
    {
        MY_I2C_TransferConfig(&hi2c1,  (uint16_t)DAC_ADDR, 254, I2C_RELOAD_MODE, I2C_NO_STARTSTOP); // in repeated calls using I2C_NO_STARTSTOP
 
    }
    return HAL_OK;
}

使用这种方法，DMA 循环缓冲区大小不限于 255 字节：

#define I2C_BUFFER_SIZE 1024
uint8_t i2cBuffer[I2C_BUFFER_SIZE];

Main.c 应该有 MY_I2C_TransferConfig() 函数，它是从 stm32l4xx_hal_i2c.c 复制粘贴私有函数 HAL_I2C_TransferConfig() 的版本。在早期的 STM32 微控制器上，没有 NBYTES/RELOAD 字段，并且不需要以这种方式更新 I2C_CR2。 在循环模式下使用 DMA 可以实现最高帧速率，您只需使用 XferHalfCpltCallback 和 XferCpltCallback 回调及时填充 DMA 缓冲区。可以使用 memcpy() 或 DMA MEMTOMEM 传输从更大的缓冲区复制帧。

Answer 2

你还没说你用的是哪个STM32。它们有不同的位定义（因为早期发布的部分中的 I2C 外设很垃圾），但看起来您使用的是较晚的部分。

基本上，您可以在参考手册中的 I2C 寄存器的位定义中找到您需要的内容。如果您在停止完成之前设置停止，则需要寻找在发送停止时设置的 BUSY 位或 BTF（字节传输完成）位。