## DMA 数据传输

## 判别规则（核心，唯一要记的）

1. **该不该用 DMA**：大量/连续数据 **且** CPU 要同时干别的 → DMA；数据少/低频 → 中断/轮询（配置开销不划算）
2. **普通 vs 循环**：传完一次就结束（一次性任务/固定采样）→ **普通（NORMAL）**；需要"永不停"的流（音频/连续采样/不定长串口接收）→ **循环（CIRCULAR）**，CNDTR 到 0 自动重装
3. **方向看"谁流向谁"**：内存→外设 = **M2P**（发送）；外设→内存 = **P2M**（接收/采样）；内存→内存 = **M2M**（搬运，**免外设请求，配置完置 EN 立即启动**）

一句话：**"量大且 CPU 要干别的才用 DMA；传完就停用普通、永不停用循环；方向看数据从哪流向哪，M2M 免请求。"**

## 抽象描述（一句话本质）

把 DMA 想成**专职工人搬货**：CPU 只"下单"（配置）不"搬货"，DMA 把外设和内存之间的数据直接搬好，搬完发 1 次完成中断喊一声。搬数据有三种干法：**轮询 = CPU 站在那儿干等**；**中断 = CPU 每搬一字节被打断一次**；**DMA = CPU 全程不用管**。

## 三种搬运方式对比

| 方式 | CPU 参与       | 100 字节代价                     | 适用                     |
| ---- | -------------- | -------------------------------- | ------------------------ |
| 轮询 | 死等           | CPU 全程被绑住，啥也干不了       | 极简单/调试              |
| 中断 | 每字节打断一次 | 进 100 次中断，每次现场保存/恢复 | 数据少/低频/需即时处理   |
| DMA  | 零参与         | 配置一次，搬完只进 1 次完成中断  | 大量/连续 + CPU 要干别的 |

## 传输方向三选一

| 方向 | 谁流向谁                           | 典型场景                | 谁启动                                   |
| ---- | ---------------------------------- | ----------------------- | ---------------------------------------- |
| M2P  | 内存 → 外设寄存器（如 USART1->DR） | 串口发一批数据          | 等外设请求（如开 `USART1->CR3            | = USART_CR3_DMAT`，TXE） |
| P2M  | 外设寄存器 → 内存                  | 串口接收 / ADC 连续采样 | 等外设请求（RXNE）                       |
| M2M  | 内存 → 内存                        | Flash→SRAM、拷数组      | **免请求**，置 EN 立即搬完（MEM2MEM 位） |

## 普通 vs 循环（核心）

|            | 普通 NORMAL                                  | 循环 CIRCULAR                            |
| ---------- | -------------------------------------------- | ---------------------------------------- |
| CNDTR 到 0 | 停止 + 完成中断                              | **自动重装回初始值，继续搬**             |
| 适用       | 一次性任务（发一批字符串、固定 1000 次采样） | 持续流（音频、连续采样、不定长串口接收） |
| 生活类比   | 送完这趟就下班                               | 送完一趟接下一单，永远不停               |
| 配错的后果 | 该循环配普通 → 传完一批就断流                | 该普通配循环 → 数据反复重发/覆盖         |

## 配置要点与坑

- **顺序**：参数全配好（CPAR/CMAR/CNDTR/CCR）→ **最后才置 EN**
- **CNDTR**：16 位，上限 65535；超过分段或循环
- **地址递增**：外设寄存器地址固定 → PINC 关；内存缓冲区连续 → MINC 开
- **通道冲突**：同一通道同一时刻只能服务一个外设
- **外设请求**：M2P/P2M 必须开外设的 DMA 请求位，否则通道配了也不动
- **Cache 一致性**：Cortex-M7 需注意；F103 无 Cache 不用担心
- **M2M 方向反直觉**：MEM2MEM 模式下 CPAR 放目的、CMAR 放源

## 正反例（建立直觉）

- **正例1**：串口一次发 1KB，CPU 同时跑业务 → 用 DMA（大量 + CPU 要干别的）
- **正例2**：ADC 连续采样 1000 次存内存 → 用 DMA（P2M，量大持续）
- **反例1**：每秒收 1~2 个命令字节 → 中断就够（数据太少，DMA 配置开销 > 收益）
- **反例2**：每次搬完都要立刻处理该字节 → 用中断（DMA 攒一批才通知，实时响应反而慢）

## 易混对比

### DMA vs 中断

|          | DMA                      | 中断                 |
| -------- | ------------------------ | -------------------- |
| 搬数据   | DMA 控制器搬，CPU 零参与 | CPU 每字节进 ISR 搬  |
| 中断次数 | 搬完只 1 次              | 每字节 1 次          |
| 适用     | 量大/连续                | 量少/低频/需即时处理 |

### 外设请求 vs 启动（M2P/P2M vs M2M）

|                | M2P/P2M                       | M2M                  |
| -------------- | ----------------------------- | -------------------- |
| 要不要外设请求 | 要（TXE/RXNE 决定每步何时搬） | 不要，置 EN 立即搬完 |
| 生活类比       | 货现产现送，货到了才搬        | 货全在仓库，直接搬   |

## 变体验证（3 题，全过=学会）

1. 串口每秒只收 1~2 字节命令，主循环跑 UI → **用中断**（数据少，DMA 配置开销远大于收益）
2. 陷阱题：ADC 连续采样**固定 1000 次**采完一次性处理 → **普通模式**（固定次数、采完就停；循环模式用于永不停流，会不断覆盖缓冲）
3. 陷阱题："内存→内存 DMA 和内存→外设一样，都要等外设请求才启动" → **错**，M2M 免请求立即启动，只有 M2P/P2M 等外设请求

## 口述要点（面试怎么讲）

- **结论先行**：量大且 CPU 要干别的 → DMA；传完就停用普通、永不停用循环；方向看谁流向谁
- **DMA 省在哪**：中断搬 100 字节 = 100 次现场保存/恢复、CPU 每字节被打断；DMA = 配置一次零参与，只进 1 次完成中断
- **为什么不能全用 DMA**：启动有配置开销，数据少/低频收益低；"攒一批才通知"在需即时处理场景反而实时性差
- **为什么方向/模式要在启动前想清楚**：方向决定"要不要外设请求（TXE/RXNE）、谁的地址递增（外设固定/内存递增）"；普通/循环决定"CNDTR 到 0 停不停（自动重装）"。三者构成传输闭环。类比：方向 = 取货送货路线，普通/循环 = 送完下班还是等下一单，外设请求 = 货现产现送，M2M = 货全在仓库不用等
- **易错点**：忘开外设 DMA 请求；方向配错；该循环配普通断流；忘配 NVIC（完成中断不来）；CNDTR 超 65535

## 关系网络

| 相邻概念              | 关系                                                            | 孤立理解会犯的错                  |
| --------------------- | --------------------------------------------------------------- | --------------------------------- |
| 中断                  | DMA 每字节不打断 CPU，搬完才发 1 次完成中断                     | 以为 DMA 不产生中断               |
| NVIC                  | DMA 完成中断同样要配优先级/使能                                 | 只配 DMA 不配 NVIC，中断永远不来  |
| 串口/ADC              | 典型应用 `HAL_UART_Transmit_DMA` / `Receive_DMA`；开 `CR3.DMAT` | 忘开外设 DMA 请求，通道配了也不动 |
| 内存（Cache）         | M7 需 Cache 一致性；F103 无 Cache                               | 移植 M7 忽略 Cache，搬完读到旧值  |
| 中断优先级（主题 32） | DMA 完成中断走 NVIC 优先级体系                                  | 优先级方向与 FreeRTOS 混淆        |

## 学习日期

2026-08-18

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