4. DMA 传输模式选择：内存到内存、内存到外设、外设到内存、外设到外设

DMA 的传输模式，说白了就是数据从哪搬到哪。很多初学者觉得这有什么好选的，不就是配置几个寄存器吗？

我刚开始做嵌入式开发时也这么想。直到有一次，一个音频采集项目死活跑不满采样率，查了三天才发现是 DMA 模式选错了。嗯，从那以后我再也不敢小看这个环节了。

4.1 四种传输模式的核心差异

DMA 控制器通常支持四种传输方向。它们的区别不仅仅是源和目标不同，还涉及总线仲裁、数据宽度对齐、传输完成信号等细节。

传输模式	源地址	目标地址	总线占用	典型触发方式
内存到内存	内存	内存	CPU 总线 + DMA 总线	软件触发
内存到外设	内存	外设 FIFO/寄存器	DMA 总线为主	外设请求
外设到内存	外设 FIFO/寄存器	内存	DMA 总线为主	外设请求
外设到外设	外设 A	外设 B	DMA 总线独占	外设请求

4.2 内存到内存：最容易被忽视的坑

这种模式常用于数据搬移、缓冲区拷贝、图像帧复制等场景。配置起来最简单——源地址、目标地址、传输长度，搞定。

但我在项目中遇到过一个问题：用 DMA 做内存拷贝，结果比 CPU 直接 memcpy 还慢。为什么会这样？

• 总线竞争：内存到内存模式下，DMA 和 CPU 都在抢系统总线。如果总线带宽不够，DMA 反而成了瓶颈。
• 缓存一致性问题：DMA 直接操作物理内存，而 CPU 可能还有 Cache。数据不一致时，你读到的可能是脏数据。
• 传输粒度：很多 DMA 控制器要求源地址和目标地址按 4 字节对齐。不对齐时，性能会断崖式下跌。

4.3 内存到外设：最常见的应用场景

说白了就是「把数据喂给外设」。比如 SPI 发送数据、I2C 写寄存器、UART 发字符串、DAC 输出波形。

配置时要注意几个点：

1. 外设地址固定：目标地址通常是外设的数据寄存器，不会自增。DMA 要配成「目标地址不变」模式。
2. 触发源匹配：DMA 通道必须绑定到对应的外设请求线。比如 USART1_TX 对应 DMA1 通道 4。
3. 数据宽度对齐：外设寄存器通常是 8/16/32 位，内存中的数据宽度要匹配。不匹配时，DMA 会自动拆分或填充，但会损失性能。

// 以 STM32 为例，配置内存到外设（UART 发送）
DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct = {0};

DMA_InitStruct.PeriphBaseAddr  = (uint32_t)&USART1->DR;  // 外设地址，固定
DMA_InitStruct.MemoryBaseAddr  = (uint32_t)tx_buffer;    // 内存地址，自增
DMA_InitStruct.Direction       = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;   // 方向
DMA_InitStruct.BufferSize      = tx_len;
DMA_InitStruct.PeriphInc       = DMA_PINC_DISABLE;       // 外设地址不变
DMA_InitStruct.MemInc          = DMA_MINC_ENABLE;        // 内存地址自增
DMA_InitStruct.PeriphDataWidth = DMA_PDATAALIGN_BYTE;    // 8 位
DMA_InitStruct.MemDataWidth    = DMA_MDATAALIGN_BYTE;    // 8 位
DMA_InitStruct.Mode            = DMA_NORMAL;             // 单次传输
DMA_InitStruct.Priority        = DMA_PRIORITY_HIGH;

HAL_DMA_Init(&hdma_usart1_tx, &DMA_InitStruct);

4.4 外设到内存：数据采集的核心路径

ADC 采样、SPI 接收、I2C 读传感器、UART 接收——这些场景都依赖外设到内存模式。

配置要点和内存到外设基本对称，但有三个特殊之处：

• 溢出保护：外设数据到达速度可能快于 DMA 搬移速度。要开启 FIFO 或双缓冲机制。
• 半传输中断：我习惯开启半传输中断，这样可以在 DMA 搬完一半数据时就开始处理，实现流水线操作。
• 循环模式：连续采集场景（如音频、示波器）要用循环模式，DMA 自动回绕到缓冲区开头。

4.5 外设到外设：用得少，但用好了很惊艳

这种模式把数据从一个外设直接搬到另一个外设，不经过内存。比如：

• ADC 采集的数据直接送给 DAC 输出
• SPI 接收的数据直接送给 I2C 发送
• 定时器捕获的数据直接送给 PWM 发生器

你想想看，CPU 完全不用参与，数据在外设之间「飞」过去了。延迟极低，吞吐量极高。

但配置起来也最麻烦：

1. 两个外设都要支持 DMA：不是所有外设都能做 DMA 的源或目标。
2. 时钟域同步：两个外设可能跑在不同的时钟域，DMA 要处理好跨时钟域传输。
3. 数据宽度必须一致：源和目标的数据宽度必须完全匹配，否则数据会错位。

4.6 模式选择决策流程

下面这张图是我自己总结的决策流程，每次做 DMA 配置时我都会过一遍：

4.7 实际项目中的选择建议

说了这么多理论，最后给点实在的：

• 批量数据搬移：用内存到内存。但注意缓存一致性，记得做 Cache 刷新操作。
• 外设发送：用内存到外设。开启双缓冲，避免传输间隙。
• 外设接收：用外设到内存。开启循环模式 + 半传输中断，实现无间断采集。
• 高速信号链：用外设到外设。但要做好时钟域同步和错误处理。