2. DMA工作原理：DMA请求、DMA响应、DMA传输流程（读-写-地址递增）

DMA（Direct Memory Access，直接存储器访问）是一种允许外设与存储器之间直接交换数据而无需CPU干预的硬件机制。理解DMA的请求、响应和传输流程，是掌握MCU高效数据传输的基础。

2.1 DMA请求与响应机制

DMA传输的发起方通常是外设（如UART、ADC、SPI、定时器），当外设准备好数据或需要数据时，会向DMA控制器发送请求信号。DMA控制器在获得总线控制权后，执行传输操作。

2.2 DMA传输流程：读-写-地址递增

一次完整的DMA传输由三个基本操作构成：读取源数据 → 写入目标地址 → 更新地址指针。这三个步骤在DMA控制器的硬件状态机中顺序执行，每个总线周期完成一次数据搬运。

1. 读阶段： DMA控制器将源地址（外设数据寄存器或存储器地址）加载到地址总线，发出读控制信号，从源位置读取数据到内部临时寄存器（FIFO或缓冲器）。
2. 写阶段： DMA控制器将目标地址加载到地址总线，发出写控制信号，将临时寄存器中的数据写入目标位置（存储器或外设数据寄存器）。
3. 地址递增： 传输完成后，DMA控制器根据配置自动更新源地址和/或目标地址。递增模式支持：固定（地址不变）、递增（地址+传输宽度）、递减（地址-传输宽度）。

2.3 DMA传输流程SVG图

下图展示了DMA控制器从外设到存储器的单次传输流程，包含请求、仲裁、读、写、地址递增五个核心步骤。

2.4 地址递增模式对比

DMA控制器支持灵活的地址更新策略，下表总结了三种常见模式及其适用场景。

2.5 DMA传输配置代码示例（以STM32 HAL库为例）

以下代码展示了如何配置UART接收DMA，实现外设到存储器的循环传输，包含地址递增和传输完成中断。

// UART接收DMA配置（STM32 HAL库）
UART_HandleTypeDef huart2;
DMA_HandleTypeDef hdma_usart2_rx;

void MX_DMA_Init(void)
{
    __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();

    // DMA传输配置：外设→存储器，地址递增
    hdma_usart2_rx.Instance = DMA1_Channel5;
    hdma_usart2_rx.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;      // 外设到存储器
    hdma_usart2_rx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;          // 外设地址固定
    hdma_usart2_rx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;              // 存储器地址递增
    hdma_usart2_rx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;  // 8位传输
    hdma_usart2_rx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
    hdma_usart2_rx.Init.Mode = DMA_NORMAL;                     // 普通模式（非循环）
    hdma_usart2_rx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH;

    HAL_DMA_Init(&hdma_usart2_rx);

    // 关联DMA句柄到UART句柄
    __HAL_LINKDMA(&huart2, hdmarx, hdma_usart2_rx);

    // 使能传输完成中断
    HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel5_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel5_IRQn);
}

// 启动DMA传输：接收100字节到buffer
uint8_t rx_buffer[100];
HAL_UART_Receive_DMA(&huart2, rx_buffer, 100);

// DMA传输完成中断回调
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if (huart->Instance == USART2) {
        // 数据处理：rx_buffer已包含100字节数据
        // 注意：地址递增后，下次传输从rx_buffer[0]重新开始
        ProcessReceivedData(rx_buffer, 100);
    }
}

2.6 DMA传输与CPU协同的时序关系

DMA传输并非完全独立于CPU，两者共享系统总线。下图展示了DMA与CPU在总线访问上的交替关系。