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DMA原理

1.DMA框图

DMA1 与 DMA2 各自通过一条 AHB 主总线挂到总线矩阵上，每个控制器内部拥有 8 条数据流（Stream0-7）和 8 条请求通道（CH0-7）；数据流经两级仲裁器（流级 + 通道级）后，再经 16 B FIFO，最终由外设端口或存储器端口完成外设↔存储器或存储器↔存储器搬运，其中 DMA2 额外支持 SRAM↔SRAM 全速搬运，而 DMA1 仅支持外设↔存储器方向”。

2.请求映射表

STM32F4xx 的 DMA1和DMA2 请求映射表 是一张 “外设事件 → 数据流/通道” 的固定对照表，每个外设请求（ADC、SPI、USART、TIM 等）在表中对应 一条 DMA1 数据流 (Stream0~7) 和一个通道号 (CH0~7)，通过设置 DMA_SxCR.CHSEL 即可绑定。多数外设提供 两条可选通道，共 64 个映射点（8×8），实现 64 种外设触发场景（部分为空映射），由 流/通道仲裁器 按优先级实时选择，确保 DMA 无需 CPU 介入即可搬运数据。

DMA1请求映射表

DMA2 请求映射表

3.封装/ 解封和字节序行为

在 STM32F4xx 中，外设、存储器与 DMA 三者可能使用不同的数据宽度（8/16/32 bit）。为了让 DMA 能在任何宽度组合下正确搬运数据，手册给出一张 “可编程数据宽度、封装/解封、字节序” 速查表，用来说明 DMA 如何自动完成宽度对齐、数据打包与拆包。可编程数据宽度、封装/ 解封、字节序表如下：

由于DMA 内部带 16Byte 的FIFO，当源宽度 ≠ 目标宽度时：

窄→宽：FIFO 缓存足够字节后，一次性拼成目标宽度后输出；

宽→窄：FIFO 把源数据按目标宽度拆成多次节拍，依次输出高位→低位；

字节序固定为小端，顺序不变。

举例说明：

4.可能的 DMA  配置汇总

①外设到存储器模式

DMA 外设到存储器模式数据收发流程：

• 外设发起请求：外设源（如 ADC、UART 等）产生数据传输需求时，通过 “外设 DMA 请求” 信号线，向 DMA 控制器发送 REQ_STREAMx（x 为数据流编号 ）请求，触发 DMA 传输流程。

• 仲裁器调度：DMA 控制器内的仲裁器接收 REQ_STREAMx 请求，依据配置的优先级（软件设置 + 硬件隐含优先级 ），决定当前数据流的传输优先级，确保高优先级传输优先执行。

• 外设数据获取：DMA 控制器通过 AHB 外设端口 访问外设，从 DMA_SxPAR（外设地址寄存器 ）指定的外设地址（如外设数据寄存器地址 ）中，读取待传输数据。

• FIFO 缓冲（可选）：数据进入 DMA 内部 FIFO 缓冲区暂存，FIFO 可适配外设与存储器的速率差异。可配置 FIFO 阈值（如半满、全满触发 ），当数据达到阈值，启动向存储器的批量传输，减少总线交互次数。

• 存储器地址配置：DMA_SxM0AR（或双缓冲模式下的 DMA_SxM1AR ）存储数据要写入的存储器目标地址（如 SRAM 缓冲区首地址 ），作为数据最终存储位置的 “目的地”。

• 数据写入存储器：DMA 控制器通过 AHB 存储器端口，将 FIFO 中（或直接从外设）的数据，写入 DMA_SxM0AR 指向的存储器地址，完成 “外设 → 存储器” 的数据传输。

• 传输计数与结束：DMA 控制器内置计数器，每传输 1 个数据单元（字节 / 半字 / 字，由配置决定 ），计数器递减。当计数器归 0，标志本次传输完成，可触发中断 / 事件通知 CPU 处理后续任务（如数据处理、新一轮传输准备 ）。

②存储器到外设模式

DMA 存储器到外设模式数据收发流程：

• 外设发起请求：外设目标（如 DAC、UART 等）需要数据时，通过 “外设 DMA 请求” 信号线，向 DMA 控制器发送 REQ_STREAMx（x 为数据流编号 ）请求，触发 DMA 传输流程 。

• 仲裁器调度：DMA 控制器内的仲裁器接收 REQ_STREAMx 请求，依据配置的优先级（软件设置 + 硬件隐含优先级 ），决定当前数据流的传输优先级，确保高优先级传输优先执行 。

• 存储器数据获取：DMA 控制器通过 AHB 存储器端口 访问存储器，从 DMA_SxM0AR（或双缓冲模式下的 DMA_SxM1AR ，存储存储器源地址 ）指定的存储器地址中，读取待传输数据 。

• FIFO 缓冲（可选）：数据进入 DMA 内部 FIFO 缓冲区暂存，适配存储器与外设的速率差异。可配置 FIFO 阈值（如半满、全满触发 ），当数据达到阈值，启动向外设的批量传输，减少总线交互次数 。

• 外设地址配置：DMA_SxPAR（外设地址寄存器 ）存储数据要写入的外设目标地址（如 DAC 数据寄存器地址 ），作为数据最终输出位置的 “目的地” 。

• 数据写入外设：DMA 控制器通过 AHB 外设端口，将 FIFO 中（或直接从存储器）的数据，写入 DMA_SxPAR 指向的外设地址，完成 “存储器 → 外设” 的数据传输 。

• 传输计数与结束：DMA 控制器内置计数器，每传输 1 个数据单元（字节 / 半字 / 字，由配置决定 ），计数器递减。当计数器归 0，标志本次传输完成，可触发中断 / 事件通知 CPU 处理后续任务（如新一轮传输准备、状态反馈 ） 。

③存储器到存储器模式

• 触发传输：通过 “流使能” 信号激活 DMA 数据流，仲裁器识别到有效请求后，启动存储器到存储器的数据搬运流程。

• 源地址读取：DMA 控制器通过 AHB 外设端口，访问 DMA_SxPAR 寄存器指定的存储器 1 源地址，读取待传输的数据。

• FIFO 缓冲（可选）：读取的数据先进入 DMA 内部 FIFO 缓冲区暂存，可配置 FIFO 阈值（如半满 / 全满触发传输 ），适配源、目标存储器的速率差异，减少总线竞争。

• 目标地址写入：DMA 控制器通过 AHB 存储器端口，将 FIFO 中的数据，写入 DMA_SxM0AR（或双缓冲模式下的 DMA_SxM1AR ）指定的存储器 2 目标地址。

• 传输计数与结束：DMA 内置计数器随数据传输递减（每传 1 个单元，计数 -1 ），计数归 0 时传输完成，可触发中断 / 事件通知 CPU 处理后续任务（如校验数据、释放资源 ）。

④从是否循环传输维度，可分为循环模式和普通模式

循环模式：当一次 DMA 传输完成后，DMA 控制器不会停止，而是自动重新装载传输计数器（NDTR），并立即开始下一轮传输，从而形成“循环不断”的数据流，直到软件关 DMA 或等错误中断才会停止传输。循环模式最多一次可传 65535 个数据项（一个数据项大小由PSIZE/MSIZE 设置，如 1 Byte、2 Bytes、4 Bytes）。

普通模式：与循环模式相反，普通模式是一次性数据传输，自动停止，需软件重启。普通模式可传 65535 个数据项（一个数据项大小由PSIZE/MSIZE 设置，如 1 Byte、2 Bytes、4 Bytes）。

⑤从是否突发传输维度，可分为单独传输和突发传输

单独传输：每收到一次 DMA 请求，仅传输 一个数据项，一个数据项大小由PSIZE/MSIZE 设置，如 1 Byte、2 Bytes、4 Bytes；

突发传输：每收到一次 DMA 请求，连续传输多个节拍的数据，由PBURST/MBURST 设置，如4、8 或 16 个节拍，1个节拍的数据等于1个数据项大小，一次突发模式最大传输64 字节（16 节拍 × 4 Bytes/节拍 ）。

例如：设置突发传输为 4 节拍，MSIZE = Word（4 Bytes），则一次突发传输的数据量为：4 beats × 4 Bytes/节拍 = 16 Bytes。

⑥从数据是否使用FIFO缓冲，可分为FIFO模式和直接模式

FIFO模式：启用 FIFO，数据先进入 FIFO，达到设定阈值后再一次性传输，支持突发模式。FIFO容量固定 16 Byte，不可调整。FIFO阈值可软件配置为 1/4（4 Bytes）、1/2（8 Bytes）、3/4（12 Bytes）或满（16 Bytes）。

直接模式：禁用 FIFO，每个 DMA 请求立即触发一次单次传输，支持单次传输。直接模式一次仅传输 一个数据项，一个数据项大小由PSIZE/MSIZE 设置，如 1 Byte、2 Bytes、4 Bytes。

⑦从缓冲区数量，可分为双缓冲模式和单缓冲模式

双缓冲模式：具备两个独立存储区（DMA_SxM0AR 和 DMA_SxM1AR）。当 DMA 把当前缓冲区写/读完后，硬件自动把指针切换到另一缓冲区，同时继续下一次传输。

例如：“外设→存储器” 双缓冲模式下，外设（ADC、UART、SPI …）不停产生数据，DMA 把它们搬进两块交替使用的 RAM 缓冲区（SRAM 区域定义两个普通数组即可），每完成一整帧（NDTR 减到 0），硬件自动切换 CT 位并继续下一帧，无需 CPU 重启 DMA，实现零拷贝、高吞吐的连续数据流。

单缓冲模式：只有一个存储区（由 DMA_SxM0AR 指向），DMA 完成一次设定的数据量（NDTR→0）后，要么停止要么回到起点继续。

例如：“外设→存储器” 单缓冲模式下，“单缓冲”就是只使用一块内存区来接收外设数据，DMA 完成一次设定长度的搬运后就会停止（Normal），或回到起点继续下一轮（Circular）。

#include "stm32f4xx_hal.h" #define BUF_LEN 256uint16_t adcBuf[BUF_LEN] __attribute__((section(".noinit"))); // 避免被初始化成 0，单缓冲模式 ADC_HandleTypeDef hadc1;DMA_HandleTypeDef hdma_adc1; /* 系统时钟 168 MHz（HSE 25 MHz） */void SystemClock_Config(void){ RCC_OscInitTypeDef osc = {0}; RCC_ClkInitTypeDef clk = {0};  osc.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; osc.HSEState       = RCC_HSE_ON; osc.PLL.PLLState   = RCC_PLL_ON; osc.PLL.PLLSource  = RCC_PLLSOURCE_HSE; osc.PLL.PLLM       = 25; osc.PLL.PLLN       = 336; osc.PLL.PLLP       = RCC_PLLP_DIV2; // 168 MHz HAL_RCC_OscConfig(&osc);  clk.ClockType      = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2; clk.SYSCLKSource   = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; clk.AHBCLKDivider  = RCC_SYSCLK_DIV1; clk.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4; clk.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; HAL_RCC_ClockConfig(&clk, FLASH_LATENCY_5);} /* ADC1 + DMA 初始化 */void MX_ADC1_Init(void){ ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};  __HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();  GPIO_InitTypeDef gpio = {0}; gpio.Pin  = GPIO_PIN_1; gpio.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio);  hadc1.Instance                   = ADC1; hadc1.Init.ClockPrescaler        = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4; hadc1.Init.Resolution            = ADC_RESOLUTION_12B; hadc1.Init.ScanConvMode          = ADC_SCAN_DISABLE; hadc1.Init.ContinuousConvMode    = ENABLE; // 连续转换 hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE; hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge  = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE; hadc1.Init.DataAlign             = ADC_DATAALIGN_RIGHT; hadc1.Init.NbrOfConversion       = 1; hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE; // 关键：允许 DMA 连续请求 HAL_ADC_Init(&hadc1);  sConfig.Channel      = ADC_CHANNEL_1; // PA1 sConfig.Rank         = 1; sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_15CYCLES; HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);  /* DMA2_Stream0 CH0 用于 ADC1 */ __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE(); hdma_adc1.Instance                 = DMA2_Stream0; hdma_adc1.Init.Channel             = DMA_CHANNEL_0; hdma_adc1.Init.Direction           = DMA_PERIPH_TO_MEMORY; // ← 外设→存储器 hdma_adc1.Init.PeriphInc           = DMA_PINC_DISABLE; hdma_adc1.Init.MemInc              = DMA_MINC_ENABLE; hdma_adc1.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD; hdma_adc1.Init.MemDataAlignment    = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD; hdma_adc1.Init.Mode                = DMA_CIRCULAR; // 循环模式 hdma_adc1.Init.Priority            = DMA_PRIORITY_HIGH; hdma_adc1.Init.FIFOMode            = DMA_FIFOMODE_DISABLE; //禁用FIFO，直接模式 HAL_DMA_Init(&hdma_adc1); //未设置MBURST或PBURST，默认单独传输  __HAL_LINKDMA(&hadc1, DMA_Handle, hdma_adc1); // 把 DMA 句柄挂到 ADC} int main(void){ HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_ADC1_Init();  /* 启动 ADC + DMA：一次性搬 256 个半字，循环进行 */ HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t *)adcBuf, BUF_LEN);  while (1) { /* 在这里可以安全读取 adcBuf（双缓冲/循环模式） */ HAL_Delay(500); }}