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用好 DMA控制器這兩種模式 MCU效率大大提高！

發布時間：2025-01-07 來源：DigiKey 責任編輯：lina

【導讀】本文介紹了DMA控制器的兩種模式。通過結合乒乓緩沖和多數據包緩沖傳輸模式，DMA 控制器可以顯著提高 MCU 的數據傳輸效率和帶寬，同時減少 CPU 的負擔，從而提升整體系統性能并節省能源。

本文介紹了DMA控制器的兩種模式。通過結合乒乓緩沖和多數據包緩沖傳輸模式，DMA 控制器可以顯著提高 MCU 的數據傳輸效率和帶寬，同時減少 CPU 的負擔，從而提升整體系統性能并節省能源。

直接存儲器訪問 ( DMA ) 控制器，可以在內存和/或外設之間傳輸數據，而不需要 CPU 參與每次傳輸。

充分利用兩種 DMA 模式（兵乓模式與多數據包緩沖傳輸模式），可以幫助提高 MCU 效率。

USB 外設是一個很好的外設示例，早期的 USB 實現的最大吞吐量只有1.5 Mb/秒。隨著更高性能的標準版本的出現。比如要接近12 Mbit/s全速 USB 標準的理論最大值。我們來看看，數據傳輸方面 DMA 如何幫助提高 MCU 效率！

我們以 Microchip 的 ATXMEGA16D4-MH 舉例。

AVR? XMEGA? D4 微控制器ATXMEGA16D4-MH

乒乓模式

之前通常使用單個存儲器緩沖區進行外設數據傳輸。如果數據緩沖區已滿，MCU將響應 NAK (否定確認)消息。接收到 NAK 后，主機將等待并稍后重試傳輸。它將繼續重試，直到 MCU 能夠成功接收數據。

ATXMEGA16D4-MH 使用乒乓模式來消除這個問題。乒乓模式使用兩個存儲單元（ memory banks ）進行數據傳輸。當一個存儲單元滿時，主機可以將數據傳輸到另一個存儲單元。在兩個存儲單元之間交替傳輸可以避免復審，并提高整體數據帶寬。

乒乓模式提高了效率(圖片來源于 Microchip )

此外，如上圖所示，以乒乓模式還使 MCU 有更多時間來處理數據。如圖所示，沒有乒乓，CPU 只能處理傳輸之間的數據。使用乒乓模式，CPU 可以在傳輸周期的一部分時間內處理數據，并降低 NAK 被要求“趕上”數據處理要求的可能性。

多數據包緩沖傳輸模式

另一個很有用的模式，可以讓 MCU 的數據傳輸更高效。這個特性叫做“多數據包緩沖傳輸模式”。如果你要通過 USB 端口傳送的數據包，超過了全速 USB 的 BULK 傳輸模式所允許的最大值（64字節），那么就可以用上這個模式。以前，你需要在主機上把數據包分成小塊，然后在接收端把它們合并，這會增加中央處理器（ CPU ）的負擔。不過現在，多數據包緩沖功能加入了 USB 設備，它會在數據包超過 USB 標準大小時自動幫你分割和合并數據。重要的是，這個模式還能減少中斷的次數，因為只有在整個傳輸結束后才需要中斷 CPU。這意味著，CPU 可以處理其他任務，或者進入休眠模式，直到整個傳輸完成并且準備好處理。

最后:

結合“乒乓緩沖”和“多傳輸模式”，你可以把傳輸的帶寬提升，更重要的是，在使用這兩個功能的情況下，CPU 的負擔也降低。這兩個功能的結合，不僅在性能上有所改進，而且還能節省能源。

文章來源：DigiKey電子技術臺

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