第4章：DMA传输方向与数据宽度——外设到内存、内存到外设、内存到内存；字节、半字、字对齐规则

DMA传输，说白了就是数据搬运。但往哪搬、搬多大、怎么对齐，这三个问题搞不清楚，你的DMA性能就永远上不去。我见过太多工程师在数据宽度上栽跟头，今天咱们就把这块硬骨头啃下来。

4.1 三种传输方向：谁跟谁说话？

STM32F407的DMA支持三种传输方向，每种都有它的脾气。我习惯把它们分成两类：一类是外设参与的，一类是纯内存的。

传输方向	源地址	目标地址	典型场景
外设→内存	外设数据寄存器	SRAM变量/数组	ADC采集、USART接收、SPI接收
内存→外设	SRAM变量/数组	外设数据寄存器	DAC输出、USART发送、SPI发送
内存→内存	SRAM地址A	SRAM地址B	数据拷贝、缓冲区搬移、图像处理

4.2 外设到内存：最常用的模式

这个模式我用的最多。ADC采集、串口接收，全是它。核心逻辑是：外设每产生一个数据，DMA就自动把它搬到内存里。

// 外设到内存的典型配置
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;  // 外设是源
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;  // 外设地址不增
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;  // 内存地址递增

嗯，这里要注意：外设地址递增一定要关掉。我刚开始学的时候犯过这个错，结果数据全写到同一个地址去了，读出来的全是最后一个值。

4.3 内存到外设：发送数据的正确姿势

这个方向跟上面正好反过来。内存地址递增，外设地址固定。发送数据时，DMA从数组里依次取出数据，写到外设的发送寄存器。

// 内存到外设的典型配置
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;  // 外设是目标
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;

4.4 内存到内存：最灵活也最坑

内存到内存传输，说白了就是DMA帮你做memcpy。但这里有个大坑——必须使用循环模式。为什么？因为内存到内存没有外设触发，DMA传输完一次就停了，必须靠循环模式让它重新开始。

// 内存到内存的典型配置
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToMemory;  // 内存到内存
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;  // 必须循环模式
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_MemoryInc_Enable;  // 源地址递增
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;  // 目标地址递增

4.5 数据宽度：字节、半字、字

数据宽度决定了DMA一次搬多少数据。STM32F407支持三种宽度：字节（8位）、半字（16位）、字（32位）。

数据宽度	位数	典型外设	内存对齐要求
字节（Byte）	8位	USART、I2C	无要求
半字（Half Word）	16位	定时器、SPI（16位模式）	2字节对齐
字（Word）	32位	ADC（12位可扩展）、DAC	4字节对齐

4.6 对齐规则：不遵守就等着崩溃

对齐规则是DMA传输中最容易出问题的地方。说白了就是：源地址、目标地址、数据宽度三者必须匹配。

为什么会这样？因为STM32F407的AHB总线是32位的，访问非对齐地址会触发硬件错误。我有个项目就是因为在字传输时用了奇数地址，结果程序跑飞了，查了两天才找到原因。

// 正确的对齐方式
uint8_t byte_buffer[100];      // 字节数组，任意地址
uint16_t halfword_buffer[50] __attribute__((aligned(2)));  // 半字数组，2字节对齐
uint32_t word_buffer[25] __attribute__((aligned(4)));      // 字数组，4字节对齐

4.7 源与目标宽度不一致怎么办？

有时候外设是8位的，但你想用32位传输提高效率。DMA支持源和目标宽度不一致，但有个限制：传输次数必须匹配。

举个例子：外设是8位，内存是32位。DMA会每4次外设读取，组合成1次内存写入。反过来，外设是32位，内存是8位，DMA会1次外设读取，拆成4次内存写入。

// 源8位，目标32位
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  // 外设8位
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Word;  // 内存32位
// 传输次数必须是4的倍数，因为4个字节组成1个字

4.8 知识结构图

下面这张图把本章的核心知识点串起来了，你看看就明白了。

4.9 实战建议

说了这么多，总结几条我自己的经验：

• 先定方向，再定宽度：传输方向决定了地址递增策略，数据宽度决定了对齐要求。顺序别搞反。
• 对齐检查不能省：每次配置DMA前，用调试器看看源地址和目标地址是不是对齐的。我吃过亏，所以现在都养成习惯了。
• 宽度一致性能最好：除非有特殊需求，否则让外设和内存的数据宽度保持一致。不一致时DMA内部要做转换，效率会打折扣。
• 内存到内存慎用：这个模式虽然方便，但会占用总线。如果你的系统对实时性要求高，还是用CPU做memcpy吧。