stm32 spi接口传输asm330l速率优化(及cpu和dma方式对比)

        最近一段时间做了一个mems的项目，项目的方案是stm32g071做主控，读写3颗asm330l的硬件形态。最初是想放置4颗imu芯片，因为pcb空间布局的问题，改放了3颗。但对于软件方案来说无所谓，关键是如何优化spi的传输速率，满足系统采样率1.667khz的帧率要求。因为如此高的采样率，意味着大量的数据传输处理，那么传输速率也需要很快才行。

一、SPI的三种读写模式

        stm32提供了3种hal层读写接口形式。

xxx_IT和xxx_DMA是带有指定中断回调函数的接口，其中xxx_DMA不言而喻采用了dma资源。

每种接口在对应的场景下才能发挥作用，并非一味地说dma就一定比cpu快，根据开发过程，我们一点点来梳理总结。

二、CPU读写模式

        cpu读写模式，我指的是用cpu来搬移数据，从spi接口的数据寄存器获取数据，或者赋值给spi接口的数据寄存器，接口是上图的第一和第二种。贴个波形来窥探这种方式的特点。

        下面绿色的波形是时钟，可以看到1个写时钟+14个连续读时钟，上面黄色的是mosi指令。

乍看上去是不是有点奇怪，为什么每8bit的sck会有几个us的间隙，是什么地方的耗时呢？直接上代码。如下图，原来mcu的DR数据寄存器在取值和赋值的过程中，会一边判定一边移位，直到处理完当前的8bit数据。那这里已经到了硬件映射层，没有办法再优化了。cpu做搬移数据的极限也就这个耗时附近了。可以裁剪些hal库的冗余代码，但影响都不大，可做可不做。

        可以看到，读取14B，spi时序的耗时约60+us左右，注意这里指的是spi时序。

三、DMA读写模式

        dma读写模式指的是用dma通道做数据搬移，同样贴个图形来看下。

         这个图像有特点。相比cpu做搬移，有2个大的不同。第一，写时钟后的时间明显加长了；第二，连续读取的时钟间隙消失了，为什么，都是有逻辑的。

        首先来讲为什么写时钟后间隙为什么明显变长了，同样直接上代码。因为系统触发dma写完成后，会切入中断系统，进入tx通道完毕中断，再退出。整个进出中断+中断内处理，都增加了明显的耗时。设想一下，如果拿中断来每次传输1B，耗时会减少吗？答案是明显的。

        然后来讲下为什么读时钟没有8bit的间隙呢？同样直接上代码。

        dma传输配置完成后，不管你是多少长度（只要不超过缓冲区，默认一般是4096字节），源地址、目地址一次性梭哈。但是，重点，这里只是开启，并不等于执行完这段代码，dma就真正执行搬移完数据，怎么才知道执行完呢？spi接口的state状态必须重新变成ready值。

        什么意思呢？dma真正意义的传输完成，是dma重新进入可ready状态，它会主动抛中断告诉系统，与上面的写完成是一样的机制。

        所以写到这里，dma真的能节省耗时吗？答案是要做在特定场景下，比如连续传输超多数据的前提下。别老提dma多牛逼是吧，不会用等于反作用。

四、CPU和DMA混合模式

         既然dma写时钟耗时非常大，那能不能用cpu来做命令写入，dma做数据读出呢？可以。直接贴时序。

        写入指令的时钟后间隙是不是直接短了一截，最后采用了这种方式，最终耗时60+us优化到45+us，dma在数据量小（当前是14B）的前提下，整体优化性能也提升不明显。

        下一篇，讲讲怎么使用stm32的dma初始化编程。