4. DMA核心概念

各位同学，今天我们来啃 DMA 控制器最核心的四个寄存器。说实话，我刚接触 DMA 时，面对数据手册里那一大堆寄存器描述，头都是大的。但后来我发现，只要你把源地址、目的地址、传输计数和控制这四个寄存器搞明白，DMA 的基本操作就通了八成。

咱们一个一个来拆解。我会结合 Rust 的寄存器操作风格，把每个寄存器的位域定义、配置要点和实际坑点都讲清楚。

4.1 源地址寄存器（SAR）

源地址寄存器，顾名思义，就是存放数据来源的地址。它告诉 DMA 控制器：「嘿，数据从这里搬走。」

在大多数 MCU 中，SAR 是一个 32 位寄存器，支持字节、半字、字三种对齐方式。我个人的习惯是：能用字对齐就用字对齐，因为非对齐访问会触发总线错误，或者导致性能下降。

这里有个关键点：源地址的递增模式。如果你从内存搬运数据到外设，源地址通常要递增；如果从外设搬运到内存，源地址往往固定（比如 ADC 的数据寄存器）。

4.2 目的地址寄存器（DAR）

DAR 和 SAR 是对称的。它存放数据要搬到的目标地址。配置逻辑和 SAR 几乎一样，只是方向相反。

嗯，这里要注意一个细节：SAR 和 DAR 的地址递增方向必须和传输方向匹配。比如从内存到外设，SAR 递增、DAR 固定；从外设到内存，SAR 固定、DAR 递增。如果搞反了，数据就会写到奇怪的地方去。

4.3 传输计数寄存器（CNDTR）

CNDTR 是 DMA 传输的「计数器」。它告诉控制器：「这次要搬多少数据？」

这个寄存器通常是一个 16 位或 32 位的递减计数器。每次传输完成一个数据单元（字节/半字/字），CNDTR 就减 1。当减到 0 时，DMA 传输完成，触发中断或事件。

这里有个容易混淆的地方：CNDTR 的值是数据项的数量，不是字节数。如果你配置的数据宽度是 32 位（字），CNDTR = 100 表示传输 100 个字，也就是 400 字节。很多新手在这里算错，导致缓冲区溢出。

另外，CNDTR 在传输过程中是只读的。你不能在传输进行中修改它，否则会导致不可预知的行为。我见过有人想在传输中途「加塞」数据，直接写 CNDTR，结果 DMA 直接挂死。

4.4 控制寄存器（CR）

CR 是 DMA 的「大脑」。它控制着传输方向、数据宽度、优先级、中断使能等所有关键配置。这个寄存器通常有十几个位域，咱们挑最重要的几个讲。

我个人觉得，CR 寄存器里最容易出问题的是 PSIZE 和 MSIZE 的匹配。如果外设数据宽度是 8 位，内存数据宽度是 32 位，DMA 会自动做数据打包/解包。但前提是地址对齐要正确。否则，你会看到数据错位或者丢失。

还有一个容易被忽略的位：MEM2MEM。这个位使能后，DMA 可以在两个内存地址之间传输数据，不需要外设触发。这在做内存拷贝、缓冲区处理时非常有用。但要注意，内存到内存模式会占用总线带宽，如果系统中有实时性要求高的外设，要谨慎使用。

4.5 寄存器配置的 Rust 实践

在 Rust 中，我们通常用 volatile_register 或者 svd2rust 生成的 PAC 库来操作这些寄存器。下面是一个典型的配置示例：

// 使用 stm32f4xx-hal 库配置 DMA1 通道 0
let dma = dp.DMA1.constrain();
let mut channel = dma.split().0;  // 通道 0

// 配置源地址：内存缓冲区
let src_addr = buffer.as_ptr() as u32;
// 配置目的地址：USART 数据寄存器
let dst_addr = 0x40011004;  // USART1_DR

// 配置控制寄存器
channel.cr().modify(|_, w| {
    w.dir().memory_to_peripheral()  // 内存到外设
     .psize().bits(0b10)           // 外设数据宽度 32 位
     .msize().bits(0b10)           // 内存数据宽度 32 位
     .pl().high()                  // 高优先级
     .tcie().enabled()             // 使能传输完成中断
});

// 配置传输计数
channel.cndtr().write(|w| w.ndt().bits(256));  // 传输 256 个数据项

// 配置源地址和目的地址
channel.sar().write(|w| w.sa().bits(src_addr));
channel.dar().write(|w| w.da().bits(dst_addr));

// 使能通道
channel.cr().modify(|_, w| w.en().enabled());

这段代码看起来简单，但有几个细节要注意：

• 配置顺序很重要：先配 CR 的配置位，再配 CNDTR，最后配 SAR/DAR。我习惯最后使能 EN 位，避免在配置过程中 DMA 意外启动。
• 地址要确保有效：外设地址必须从数据手册确认，内存地址要保证缓冲区在 DMA 可访问的区域。
• 中断处理：使能 TCIE 后，记得在中断服务函数中清除标志位，否则会一直触发中断。

4.6 四个寄存器的协作关系

说了这么多，这四个寄存器到底怎么配合工作的？我画了一张图，帮你理清思路。

从这张图可以看出，四个寄存器各司其职：SAR 和 DAR 负责地址，CNDTR 负责计数，CR 负责控制。DMA 传输引擎从 SAR 指向的地址读取数据，写入 DAR 指向的地址，每完成一次传输，CNDTR 减 1，直到减为 0 触发完成中断。