1. DMA 基础概念

1.1 DMA 工作原理

直接存储器访问（Direct Memory Access, DMA）是一种允许硬件子系统直接读写系统内存的机制，无需 CPU 参与数据传输的每个字节。DMA 控制器作为独立的总线主控设备，在系统总线上与 CPU 并行工作，显著提升数据搬运效率。

1.2 DMA 与 CPU 数据搬运对比

传统 CPU 使用 PIO（Programmed I/O）模式逐字节搬运数据，而 DMA 将搬运任务卸载给专用硬件。下表从多个维度对比两种方式：

1.3 DMA 传输类型

根据数据流向和参与方，DMA 传输分为三种基本类型。每种类型在 Linux 内核中有不同的驱动实现路径和硬件配置方式。

1.3.1 内存到内存（Memory-to-Memory）

数据在系统内存的两个区域之间搬运，不涉及外设。典型应用包括：帧缓冲拷贝、加密/校验前的数据整理、用户态与内核态缓冲区同步。

/* Linux 内核 dmaengine API 示例：内存到内存传输 */
struct dma_chan *chan;
struct dma_async_tx_descriptor *tx;
dma_cookie_t cookie;

chan = dma_request_chan(dev, "memcpy");
tx = dmaengine_prep_dma_memcpy(chan, dst_phys, src_phys, size, DMA_CTRL_ACK);
cookie = dmaengine_submit(tx);
dma_async_issue_pending(chan);

1.3.2 内存到外设（Memory-to-Device）

数据从系统内存传输到外设的 FIFO 或寄存器。典型场景：LCD 显示数据刷新、音频播放 DMA 输出、网络 TX 描述符填充。

1.3.3 外设到内存（Device-to-Memory）

数据从外设 FIFO 读取到系统内存。典型场景：摄像头传感器数据采集、音频录音 DMA 输入、网络 RX 数据接收、UART 批量接收。

1.4 传输类型选择决策

在实际驱动开发中，选择哪种 DMA 传输类型取决于外设硬件设计、系统带宽需求和实时性要求。以下决策树可辅助判断：

1. 数据是否涉及外设？
   • 否 → 使用内存到内存（memcpy 通道）
   • 是 → 进入下一步
2. 数据流向？
   • 内存 → 外设 → 使用内存到外设（slave TX 通道）
   • 外设 → 内存 → 使用外设到内存（slave RX 通道）
3. 是否需要循环传输？
   • 是（如音频环形缓冲区）→ 配置 DMA 循环模式（DMA_CYCLIC）
   • 否 → 配置单次传输模式