3. DMA控制器架构：通道、请求映射与传输配置

DMA控制器，说白了就是个硬件搬运工。但它不是傻搬，你得告诉它：从哪搬、搬到哪、搬多大块、什么时候搬。我刚开始接触DMA时，总觉得配置起来很繁琐，后来摸清了它的架构，才发现其实就那么几件事。

这一节，我们重点拆解DMA控制器的核心组成。你搞懂了通道映射、地址配置、传输宽度和突发传输，DMA驱动就拿下了一半。

3.1 DMA通道与请求映射

先说说通道。DMA控制器内部有多个通道，每个通道独立处理一条数据传输任务。比如STM32的DMA2有7个通道，每个通道可以绑定一个外设请求。

通道是什么？ 你可以把它想象成一条专用车道。每个通道有自己的源地址寄存器、目的地址寄存器、传输计数器和控制配置。通道之间互不干扰，可以同时跑不同的传输任务。

请求映射呢？ 外设想用DMA，得先发个请求信号。这个请求信号要路由到哪个通道，就是映射关系。我见过不少新手直接把外设请求随便挂到一个通道上，结果数据错乱——因为通道优先级和请求触发时机没配对。

举个例子，我曾在某款MCU上调试SPI DMA传输。SPI的TX请求默认映射到DMA1的通道3，但我为了省事，把它改到了通道5。结果SPI死活不发数据。查了半天，发现通道5的请求线根本没连到SPI模块。嗯，硬件映射是固定的，软件改不了。

外设请求	DMA控制器	通道	说明
USART1_TX	DMA2	通道7	发送数据请求
USART1_RX	DMA2	通道5	接收数据请求
SPI1_TX	DMA2	通道3	SPI发送请求
ADC1	DMA2	通道0	ADC转换完成请求

3.2 源地址与目的地址配置

地址配置是DMA的核心。你得告诉DMA：数据从哪读，写到哪去。这里有两个关键点：地址递增模式和地址宽度对齐。

地址递增模式：

• 递增模式： 每次传输后，地址自动加1（或加传输宽度）。适合内存到内存、内存到外设的连续数据块。
• 固定模式： 地址不变。适合外设到内存，比如ADC采集，每次数据都写到同一个寄存器，但内存地址要递增。

我遇到过一个问题：用DMA从USART接收数据，目的地址设成了递增模式，但USART的数据寄存器地址是固定的。结果每次接收，DMA都从同一个外设地址读数据，但写到内存的不同位置。这没问题。但反过来，如果源地址是递增，目的地址固定，那就成了从内存不同位置读数据，写到同一个外设寄存器——这通常用于发送数据块。

地址对齐规则：

• 8位传输：地址可以是任意地址
• 16位传输：地址必须2字节对齐
• 32位传输：地址必须4字节对齐

你想想看，如果源地址是0x20000001，你配置了32位传输，DMA会尝试从非对齐地址读4字节。有些MCU会触发硬件错误，有些则默默读错数据。所以，我建议在驱动初始化时加一个地址对齐检查。

// 地址对齐检查示例
if ((uint32_t)src_addr % transfer_width != 0) {
    // 报告错误，或者做对齐处理
    return HAL_ERROR;
}

3.3 传输宽度与突发传输

传输宽度，就是DMA一次搬运多少字节。常见的有8位、16位、32位。突发传输，则是连续搬运多个数据单元，中间不释放总线。

传输宽度选择：

• 8位： 适合字节流，比如UART、I2C
• 16位： 适合半字数据，比如音频采样
• 32位： 适合整字数据，比如图像处理、内存拷贝

突发传输： 说白了就是一次申请总线，连续搬好几笔数据。突发长度可以是4、8、16个数据单元。突发传输的好处是减少总线仲裁开销，提高吞吐量。

我做过一个测试：用DMA搬运1KB数据，单次传输模式耗时约120μs，而16字突发传输只用了45μs。性能提升很明显。但突发传输也有代价——它会长时间占用总线，影响CPU和其他外设的访问。

传输模式	总线占用	吞吐量	适用场景
单次传输	低	低	实时性要求高，外设频繁请求
4字突发	中	中	一般数据流
8字突发	高	高	大数据块，如LCD刷新
16字突发	极高	极高	内存拷贝，图像处理

配置突发传输时，还要注意FIFO深度。DMA控制器内部有个FIFO，用来暂存数据。突发长度不能超过FIFO深度，否则数据会溢出。比如FIFO深度是4字，你配了8字突发，那前4个字存进FIFO，后4个字还没地方放，就丢了。

// DMA配置示例（STM32 HAL库风格）
DMA_InitTypeDef dma_config;
dma_config.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;   // 外设8位
dma_config.MemDataAlignment     = DMA_MDATAALIGN_BYTE;   // 内存8位
dma_config.Mode                 = DMA_NORMAL;            // 普通模式
dma_config.Priority             = DMA_PRIORITY_HIGH;
dma_config.FIFOMode             = DMA_FIFOMODE_ENABLE;
dma_config.FIFOThreshold        = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL; // FIFO满触发
dma_config.MemBurst             = DMA_MBURST_INC4;       // 内存侧4字突发
dma_config.PeriphBurst          = DMA_PBURST_INC4;       // 外设侧4字突发

这里要注意：外设侧突发和内存侧突发可以不同。比如外设是慢速SPI，用单次传输；内存是快速SRAM，用8字突发。DMA会自动协调两边的速率。

3.4 DMA传输流程总览

说了这么多，我们来画个图，把整个DMA传输流程串起来。

这个图把DMA传输的五个关键步骤串起来了。从外设请求触发，到通道映射，再到地址配置、传输参数设置，最后传输完成。每一步都有对应的配置要点，我在右侧列出来了。

实际开发中，我习惯先配通道映射和优先级，再配地址，最后调传输参数。顺序别搞反了，否则调试时很难定位问题。