3、DMA基础回顾：DMA控制器工作原理、DMA传输类型与描述符链

直接存储器访问（DMA）是嵌入式系统中实现高速数据传输的关键硬件机制。它允许外设或内存块之间直接交换数据，而无需CPU逐字节干预。理解DMA控制器的工作原理、传输类型以及描述符链结构，是后续分析Cache失效导致DMA传输故障的前提。

3.1 DMA控制器工作原理

DMA控制器本质上是一个专用的状态机，负责在总线矩阵上扮演“总线主控”角色。其核心工作流程包含以下阶段：

1. 请求阶段：外设（如UART、ADC、定时器）或软件通过硬件信号线向DMA控制器发出传输请求。
2. 仲裁阶段：当多个DMA通道同时请求时，仲裁器根据优先级（固定或可编程）选择当前服务通道。
3. 源地址读取：DMA从源地址寄存器指向的内存或外设数据寄存器中读取数据。
4. 目的地址写入：将读取的数据写入目的地址寄存器指向的目标位置。
5. 计数更新与结束判断：传输计数器减1，若计数器归零则触发完成中断，否则等待下一请求。

3.2 DMA传输类型

根据源和目的地址的归属，DMA传输主要分为以下三种类型。每种类型对Cache一致性的影响不同。

3.3 DMA描述符链

描述符链（Descriptor Chain）是高级DMA控制器支持的一种链表式传输管理机制。每个描述符包含本次传输的配置信息，并通过指针链接到下一个描述符，形成链式结构。DMA控制器自动遍历链表，完成多段不连续传输。

典型描述符结构（以32位系统为例）：

struct dma_descriptor {
    uint32_t src_addr;      // 源地址
    uint32_t dst_addr;      // 目的地址
    uint32_t control;       // 控制字（传输大小、中断使能、传输类型等）
    uint32_t next_desc;     // 下一个描述符指针（NULL表示链尾）
};

描述符链的工作流程：

• 初始化：软件在内存中构建描述符数组，设置每个描述符的地址和传输参数，并将最后一个描述符的next_desc置为NULL。
• 启动：将第一个描述符的地址写入DMA控制器的描述符基址寄存器，然后使能通道。
• 自动遍历：DMA完成当前描述符后，自动读取next_desc指针，加载下一个描述符，继续传输。
• 完成中断：当DMA遇到next_desc == NULL或传输计数器归零时，触发完成中断。