2. DMA配置实战：CubeMX配置、MDK工程建立、外设到内存传输、内存到外设传输

DMA这东西，说白了就是帮CPU干苦力的。CPU本来要亲自把数据从外设搬到内存，或者从内存搬到外设，现在DMA代劳了，CPU就能腾出手来处理更重要的逻辑。我刚开始接触DMA时，总觉得配置起来很麻烦，后来发现只要理清三个要素——源地址、目的地址、传输长度——剩下的就是工具链的事了。

这一章我们直接动手。从CubeMX生成代码开始，到MDK里建立工程，再到两种经典传输模式：外设到内存、内存到外设。你跟着走一遍，以后DMA配置就是肌肉记忆。

2.1 用CubeMX配置DMA

我个人习惯，所有外设初始化都先在CubeMX里搞定。图形化界面点一点，比手写寄存器快得多，也不容易漏配置。

2.1.1 选择DMA通道

打开CubeMX，选好你的芯片型号（我以STM32F407为例）。在Pinout & Configuration标签页里，找到DMA设置。你会看到DMA1和DMA2两个控制器，每个控制器下面有多个Stream（数据流）。

选哪个Stream？记住一个原则：外设的DMA请求是固定的。比如USART1的发送请求只能连到DMA2的Stream7，接收请求只能连到Stream5。你可以在参考手册的DMA请求映射表里查到。

外设	请求方向	DMA控制器	Stream	通道
USART1_TX	内存→外设	DMA2	Stream7	通道4
USART1_RX	外设→内存	DMA2	Stream5	通道4
SPI1_TX	内存→外设	DMA2	Stream3	通道3
ADC1	外设→内存	DMA2	Stream0	通道0

嗯，这里要注意：同一个Stream不能同时服务两个外设。我在项目里就踩过这个坑，ADC和定时器抢同一个Stream，结果数据全乱了。

2.1.2 配置参数

选好Stream后，点Add按钮，配置以下参数：

• Direction：Peripheral to Memory 或 Memory to Peripheral
• Priority：一般选Medium，实时性要求高的选High
• Mode：Normal（单次传输）或 Circular（循环传输）
• Data Width：Byte、Half Word、Word，必须和外设寄存器宽度一致
• Increment Address：外设地址一般不递增，内存地址递增

2.1.3 生成代码

配置完点Project → Generate Code。CubeMX会自动生成MX_DMA_Init()函数，以及外设的DMA初始化代码。你不需要手动写寄存器，但建议打开生成的代码看一眼，理解HAL库是怎么配置的。

2.2 MDK工程建立与代码整合

CubeMX生成的代码是HAL库风格的。如果你用MDK（Keil），直接打开生成的.uvprojx文件就行。我个人习惯把用户代码写在/* USER CODE BEGIN */和/* USER CODE END */之间，这样重新生成代码时不会被覆盖。

2.2.1 工程结构

打开工程后，你会看到这些关键文件：

• main.c：主函数，外设初始化调用
• stm32f4xx_hal_msp.c：外设的GPIO、DMA、NVIC配置
• stm32f4xx_it.c：中断服务函数
• dma.c：DMA初始化函数

别急着写代码。先编译一次，确保工程能通过。我见过太多人上来就写逻辑，结果编译报错一堆，最后发现是CubeMX生成的代码版本和HAL库不匹配。

2.2.2 添加用户代码

在main.c的USER CODE区域，添加DMA传输的启动函数。比如：

/* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, tx_buffer, BUFFER_SIZE);
HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, rx_buffer, BUFFER_SIZE);
/* USER CODE END 2 */

启动后，DMA会自动工作。你只需要在传输完成中断里处理数据。

2.3 外设到内存传输实战

这个场景最常见：ADC采集数据、UART接收数据、SPI读取传感器数据。数据从外设寄存器自动搬到内存数组里，CPU不用管。

2.3.1 配置要点

• 外设地址：固定不变，比如ADC的DR寄存器地址
• 内存地址：递增，指向一个数组
• 传输长度：等于你要采集的数据个数
• 数据宽度：和外设寄存器位宽一致，ADC一般是16位

2.3.2 代码示例

以ADC多通道采集为例：

#define ADC_BUFFER_SIZE 100
uint16_t adc_buffer[ADC_BUFFER_SIZE];

// 启动DMA传输
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adc_buffer, ADC_BUFFER_SIZE);

// 传输完成回调
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
    // 数据已经在adc_buffer里了，直接处理
    ProcessADCData(adc_buffer, ADC_BUFFER_SIZE);
    
    // 重新启动下一次采集
    HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adc_buffer, ADC_BUFFER_SIZE);
}

你看，主循环里根本不用管数据搬运的事。CPU可以专心做数据处理、显示、通信。

2.4 内存到外设传输实战

反过来，把内存里的数据发送到外设。比如UART发送数据、SPI发送波形数据、DAC输出波形。

2.4.1 配置要点

• 内存地址：递增，指向发送数据数组
• 外设地址：固定不变，比如UART的DR寄存器
• 传输长度：要发送的数据字节数
• 循环模式：如果你要持续输出波形，用Circular模式

2.4.2 代码示例

以UART发送为例：

#define TX_BUFFER_SIZE 256
uint8_t tx_buffer[TX_BUFFER_SIZE];

// 填充数据
sprintf((char*)tx_buffer, "Hello DMA!\r\n");

// 启动DMA发送
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, tx_buffer, strlen((char*)tx_buffer));

// 发送完成回调
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    // 发送完成，可以准备下一包数据
    PrepareNextPacket();
}

用DMA发送UART数据，CPU占用率几乎为零。我做过一个项目，需要同时用4个UART口以115200波特率发送数据，用DMA后CPU占用率不到5%。

2.5 两种传输模式对比

对比项	外设→内存	内存→外设
典型应用	ADC采集、UART接收	UART发送、DAC输出
地址递增	外设固定，内存递增	内存递增，外设固定
触发源	外设数据就绪	外设发送请求
循环模式	连续采集数据	持续输出波形
中断触发	传输完成或半传输	传输完成或半传输

2.6 知识结构图

下面这张图帮你理清DMA配置的整体流程：

2.7 避坑指南

最后分享几个我实际项目中踩过的坑：

• DMA时钟没使能：CubeMX一般会自动处理，但如果你手动改过时钟树，记得检查RCC里DMA的时钟是否打开。
• 缓冲区对齐：DMA传输要求缓冲区地址按数据宽度对齐。比如Word传输，缓冲区地址必须是4的倍数。我遇到过数组定义在非对齐地址上，结果DMA传输数据错位。
• 中断优先级：DMA传输完成中断的优先级不要设得太低，否则在高负载下可能丢数据。我一般设成比主循环高、比实时中断低。
• 半传输中断：Circular模式下，用半传输中断可以实现双缓冲。数据填满前半段时，CPU处理前半段，DMA继续填后半段，效率翻倍。

好了，这一章的内容就是这些。你跟着配置一遍，跑通两个例程，DMA的基本功就算打牢了。以后遇到大数据量传输的场景，你第一个想到的就会是DMA。