【stm32】DMA

🔥铅笔小新z：个人主页

🎬博客专栏：stm32学习

💫滴水不绝，可穿石；步履不休，能至渊。

DMA 详解 ------ 让数据"自动搬家"的搬运工

面向初学者的通俗解读，配合逐行注释的代码，以及每个知识点后的"一句话总结"。

本文基于 STM32F103（Cortex-M3）+ DMA1 实战讲解，帮你彻底搞懂 DMA 的原理、通道、寄存器与中断。

[DMA 是什么](#DMA 是什么)
[为什么需要 DMA](#为什么需要 DMA)
[DMA 的核心目标与 CPU 的职责](#DMA 的核心目标与 CPU 的职责)
[四方关系：DMA 到底在哪](#四方关系：DMA 到底在哪)
[宏观理解 DMA 工作过程](#宏观理解 DMA 工作过程)
[总线共享：CPU 和 DMA 会打架吗](#总线共享：CPU 和 DMA 会打架吗)
[DMA 通道与仲裁](#DMA 通道与仲裁)
[查文档：DMA 的寄存器与地址空间](#查文档：DMA 的寄存器与地址空间)
通道核心配置寄存器
[DMA 中断：TC、HT、TE](#DMA 中断：TC、HT、TE)
[区分中断类型：ISR 与 IFCR](#区分中断类型：ISR 与 IFCR)
配置案例

1. DMA 是什么

1.1 全称与定义

DMA（Direct Memory Access，直接存储器访问） ，用来提供外设和存储器之间 、或者存储器和存储器之间 的高速数据传输。无需 CPU 干预，数据就能通过 DMA 快速移动，从而节省 CPU 资源去做其他操作。

通俗地说，DMA 就是单片机内部的一个外设控制器 ，它拥有独立的地址总线和控制逻辑 。在 CPU 授权之后，它可以接管总线控制权，在不占用 CPU 资源的情况下，自动把数据从一个地址（源）搬到另一个地址（目的）。

1.2 一个搬运货物的比喻

为了快速理解 DMA，先看一个搬运货物的例子：

角色	对应
CPU	老板
DMA	专业搬运工
数据	需要搬运的货物
外设（串口、I2C、SPI、ADC 等）	货物的来源或目的地之一
存储器（内存）	货物的来源或目的地之一

老板（CPU）不用亲自搬货，他把"从哪搬、搬到哪、搬多少"交代给搬运工（DMA），搬运工自己完成，老板去做更重要的决策工作。

📌 本知识点一句话总结

DMA（直接存储器访问）是单片机内部的一个独立硬件控制器，拥有自己的地址总线和控制逻辑。它的作用是：在 CPU 授权后接管总线，不占用 CPU 就自动把数据从"源地址"搬到"目的地址"，实现外设↔存储器、存储器↔存储器之间的高速传输。可以把 CPU 比作老板，DMA 比作专业搬运工------老板只下指令，搬运工干体力活，从而把宝贵的 CPU 资源留给逻辑运算等更重要的工作。

2. 为什么需要 DMA

2.1 没有 DMA 时：CPU 亲自搬货

如果没有 DMA，把数据从外设搬到内存、从内存搬到外设，都是 CPU 自己做的：

复制代码

外设 →(CPU 读取)→ CPU →(CPU 写入)→ 内存

CPU 不仅要执行用户代码、响应中断，还要亲自干"数据搬迁"这种体力活。结果是：CPU 被拖慢，同时数据搬迁的响应速度也被拖慢。

2.2 引入 DMA 后：CPU 只发指令

引入 DMA 模块后，相当于请了搬运工（DMA）。CPU 只需要告诉 DMA 三件事：

搬多少（数据数量）；
从哪搬（源地址）；
搬到哪（目的地址）。

CPU 不需要亲自参与搬运过程，只需发布搬运命令，最后处理搬运完的货物即可。

2.3 为什么这么设计

CPU 资源非常宝贵，应该专注于逻辑运算、业务处理这类重要工作；而"大批量数据的重复搬运"这类简单、重复的工作，应该交给 DMA 完成。

复制代码

没有 DMA：CPU 既当老板又当搬运工 → 累死且低效
有 DMA：   CPU 当老板，DMA 当搬运工 → 各司其职，高效

📌 本知识点一句话总结

引入 DMA 的根本原因是解放 CPU：没有 DMA 时，外设与内存之间的数据拷贝都要 CPU 亲自执行，既拖慢 CPU 又拖慢数据响应。引入 DMA 后，CPU 只需下发"源地址、目的地址、数据量"三个参数即可，搬运过程由 DMA 硬件完成。这样 CPU 专注于逻辑运算和业务处理，简单重复的搬运工作交给 DMA，实现"各司其职"，整体效率大幅提升。

3. DMA 的核心目标与 CPU 的职责

3.1 核心目标

数据传输（搬运）过程需要一个主体来控制。在 CPU 不参与的情况下，就需要另一个主体来控制传输过程，这就是 DMA 控制器 。不同架构 CPU 的 DMA 控制器实现细节不同，但目标一致：代替 CPU 控制数据传输过程。

3.2 CPU 到底做什么

一个容易误解的点：说"DMA 不占用 CPU"不等于"CPU 什么都不用干"。CPU 需要做两件事：

启动 DMA 传输过程（初始化配置 + 使能）；
在 DMA 传输结束时执行下一个业务逻辑（如启动新的传输、或处理已收到的数据，例如格式化打印）。

记住：CPU 不参与的是"搬运过程"，而不是"启动"和"收尾"。 启动和收尾这两头，还得 CPU 亲自来。

📌 本知识点一句话总结

DMA 的核心目标是"代替 CPU 控制数据传输过程"，但 CPU 并非完全不参与：它要负责两件事------① 在传输前配置并启动 DMA；② 在传输结束后（收到中断）执行后续业务逻辑（如启动下一次传输、处理数据）。所谓"不占用 CPU"，仅指搬运过程本身由 DMA 硬件完成，CPU 不介入；但启动和收尾仍需 CPU 参与。

4. 四方关系：DMA 到底在哪

明确 DMA 的定位------它和 Cortex-M3(CPU)、MCU、开发板（灵犀板）之间的四方关系：

DMA 在 MCU 内部，是 MCU 内部的一个独立硬件控制单元，属于一个独立的片上外设。
但从更本质的角度看，DMA 是一个总线主设备（Bus Master），这一点和普通片上外设（如串口，是被动的从设备）有区分度。

关键词：DMA 是"总线主设备"------它能主动发起总线操作（读/写），而普通外设只是被动响应。这是 DMA 能"自主搬数据"的根本原因。

在 STM32F103 系列芯片内部，一般包含两个 DMA 控制器模块：

DMA1：有 7 个通道；
DMA2：有 5 个通道（只有大容量和互联型产品才有）。

后续研究时，把注意力放在 DMA1 上即可（DMA2 原理完全一样）。

📌 本知识点一句话总结

DMA 位于 MCU 内部，是一个独立的硬件控制单元（片上外设），但本质上是总线主设备（Bus Master）------它能主动发起总线读写操作，这正是它能自主搬运数据的根本原因（普通外设只是被动的从设备）。STM32F103 有两个 DMA 控制器：DMA1（7 通道）和 DMA2（5 通道，仅大容量/互联型有），两者原理相同，学习时以 DMA1 为例即可。

5. 宏观理解 DMA 工作过程

DMA 传输主要发生在外设和内存之间（存储器到存储器虽然也支持，但应用很少）。一个 DMA 数据传输过程有 4 个核心参与主体：

CPU（Cortex-M3 内核）：负责启动 DMA 数据传输。
外设：负责向 DMA 控制器发起 DMA 请求。
DMA 控制器：负责响应 DMA 请求并控制数据传输过程。
内存（SRAM）：作为数据的源或目的缓冲区。

下面以串口（USART1）为例，分 4 步建立宏观认知：

5.1 第一步：CPU 启动 DMA

CPU 让 DMA 帮它搬迁数据，这个工作需要用户提前设置好（源地址、目的地址、数量等），并最终使能通道。

5.2 第二步：外设发起 DMA 请求

当外设收到数据时（如串口收到一个字节），USART1 会向 DMA 发起"DMA 数据搬迁请求"。
当外设要发数据时（如串口要往外发一个字节），USART1 也会向 DMA 发起请求。

5.3 关于 DMA 应答（硬件"握手"）

外设在发生特定事件后，向 DMA 控制器发送一个请求信号 ；当 DMA 控制器开始访问该外设时，会先回一个应答信号。这个过程叫 DMA 的硬件"握手"。

从电气角度，握手就是电脉冲（或高低电平）。
这个握手过程不需要工程师配置，是 DMA 和对应片上外设自主完成的。

5.4 第三步：DMA 响应请求并控制传输

外设 → 内存：DMA 把外设数据寄存器里的数据搬到内存缓冲区。
内存 → 外设：DMA 把内存缓冲区的数据搬到外设数据寄存器。

5.5 第四步：通知 CPU，传输完成

数据全部搬完后，DMA 通过中断通知 CPU，CPU 收到后介入处理后续数据。

完整流程一句话：CPU 启动 → 外设请求 → DMA 握手并搬运 → DMA 中断通知 CPU 收尾。

📌 本知识点一句话总结

一个完整的 DMA 传输包含四个主体和四步流程：四个主体是 CPU、外设、DMA 控制器、内存。四步流程是：① CPU 配置并启动 DMA；② 外设因"收到数据/要发数据"向 DMA 发请求；③ DMA 与外设硬件握手后响应请求，把数据从外设寄存器搬到内存（或反向）；④ 搬完产生中断通知 CPU 收尾。其中"握手"（请求/应答）是 DMA 与外设硬件自动完成的，无需软件配置。

6. 总线共享：CPU 和 DMA 会打架吗

6.1 提出问题

CPU 本来也要访问外设和内存（读 Flash 代码、访问 USART、写内存等），DMA 也要访问。两者都要通过 AHB 总线 和总线矩阵进行，那岂不是会冲突？

6.2 官方说明

意法官方文档（参考手册）给出的结论是：

DMA 控制器和 Cortex-M3 核心共享系统数据总线 。当 CPU 和 DMA 同时访问相同目标（RAM 或外设）时，DMA 请求会暂停 CPU 访问系统总线达若干个周期 ，以保证 CPU 至少可以得到一半的系统总线（存储器或外设）带宽。总线仲裁器执行循环调度。

6.3 结论

官方没有披露 DMA 和总线的详细内部细节，但对应用层来说足够了。
最终结论：逻辑上 CPU 和 DMA 互不影响。 总线仲裁器通过"循环调度"，保证两边都能获得至少一半带宽，不会死锁或互相饿死。

📌 本知识点一句话总结

CPU 和 DMA 都通过 AHB 总线和总线矩阵访问外设/内存，存在潜在的资源竞争。解决方式是总线仲裁器的循环调度：当 CPU 和 DMA 同时访问相同目标时，DMA 请求会暂停 CPU 访问总线若干周期，从而保证 CPU 至少能获得一半总线带宽。因此逻辑上 CPU 和 DMA 互不影响，能安全地共享系统数据总线。

7. DMA 通道与仲裁

7.1 通道初识：为什么要多个通道

MCU 里的片上外设非常多（USART、SPI、I2C、ADC、TIM......）。如果 DMA 控制器只有一个通道，一次只能处理一个外设的请求，效率太低。

为了支持多个外设的数据搬迁"并发"进行，DMA 提供了多个通道，每个通道独立工作：

每一个通道，其实就是一个"子 DMA"，主要负责进行数据搬迁。

7.2 一个疑问：总线不是共享的吗，怎么能并发？

多通道用的是同一套总线，所以严格说同一时刻只能有一个通道真正占有总线。但要注意：

外设数据"需要搬迁" ≠ "一直在搬迁"。多个外设往往在不同时刻才需要搬数据（空闲时总线就空着）。
DMA 的"并发"本质是分时复用总线------多个通道交替使用总线空闲时间完成各自搬迁。
多通道的终极目标是"不让总线闲着"，充分复用总线资源。

打个比方：一条单车道马路，不同的车（通道）轮流过，虽然同一时刻只能过一辆，但整体看起来是"并发"运行的。

7.3 仲裁器与通道优先级

既然同一时刻只能让一个通道拥有总线，那到底让谁先？这就需要优先级 和仲裁器。

关键认知（两个"细节"）：

优先级高 ≠ 一直霸占总线：因为外设不一定满足搬迁条件（还没收到数据、还没发完等），高优先级通道暂时不工作时，低优先级通道照样能干活。
仲裁器：用来判断优先级、决定谁拥有总线资源的模块。

比喻：你是航空公司 VIP 乘客，优先级高，但你不是每天坐飞机、也不是时刻在排队。当你排队时，需要"工作人员"（仲裁器）确认你的 VIP 身份让你先走；你不排队时，普通乘客照常通行。

仲裁器根据通道请求的优先级来启动外设/存储器的访问，优先级管理分 2 个阶段：

阶段一：软件优先级（4 个等级）

在 DMA_CCRx 寄存器中设置：

c 复制代码

DMA_PRIORITY_LOW        // 低
DMA_PRIORITY_MEDIUM     // 中
DMA_PRIORITY_HIGH       // 高
DMA_PRIORITY_VERY_HIGH  // 最高

阶段二：硬件优先级

如果两个请求的软件优先级相同，则编号较小的通道优先级更高。例如通道 2 优先于通道 4。

这个"硬件优先级"由芯片内部走线决定，通道编号固定，用户无需也无法设置。

7.4 细节 1：外设请求信号（硬映射）

哪种片上外设用哪个 DMA 通道，在芯片设计（走线）时就已经固定 了。这种"外设↔通道"的固定对应关系，叫硬映射（Hard Mapping）。

以 USART1 为例（DMA1）：

USART1_TX → 通道 4
USART1_RX → 通道 5

收发映射到不同通道，是为了让收发"几乎同时"用 DMA 搬迁，从而在 DMA 场景下支持 USART1 的全双工。

同时，任意一个通道只能被一种外设使用 （排他性）。虽然一个通道理论上能接到多个外设的请求，但用户必须提前配置好让哪个外设用这个通道，不能同时让两个以上外设使用同一个通道。

外设要使用 DMA，对应外设控制寄存器里必然有"开启 DMA"的配置位。以 USART1 为例，它的 CR3 寄存器 里的 DMAT （发送 DMA 使能）和 DMAR（接收 DMA 使能）就是开关。任何要用 DMA 的外设，都必然存在类似配置位。

7.5 细节 2：优先级聚合与仲裁过程

把"打开一个通道"想象成"选中一个开关"。多个通道的请求信号汇聚到仲裁器，仲裁器根据（软件优先级 → 硬件优先级）的顺序，选出当前应该占有总线的通道，执行该通道的数据搬迁。

7.6 核心结论：通道的内部构成

逻辑上，一个通道内部一定包含一套核心配置寄存器，n 个通道就包含 n 份核心寄存器。每个通道都要独立配置：优先级、传输方向、数据量、地址自增等，所以这些配置寄存器每个通道都有一份。

📌 本知识点一句话总结

DMA 通过"多通道"实现多外设的并发搬迁，每个通道是一个独立的"子 DMA"。多通道本质是分时复用总线 （同一时刻只有一个通道真正占有总线），终极目标是"不让总线闲着"。当多通道同时请求时，由仲裁器 决定谁先，优先级分两级：先看软件优先级（CCR 寄存器的 PL 位，4 级），相同再看硬件优先级（通道编号小的优先）。外设与通道的对应关系是芯片设计时固定好的硬映射（如 USART1_TX→通道4、RX→通道5），且一个通道具有"排他性"（同一时刻只能服务一个外设）。

8. 查文档：DMA 的寄存器与地址空间

8.1 寄存器被映射到地址空间

STM32 的片上外设寄存器是统一编址、直接映射到 CPU 地址空间的，所以可以直接用 C 语言指针访问 DMA 模块。

8.2 DMA1 的地址范围

DMA1 地址范围：0x4002 0000 ~ 0x4002 03FF
大小计算：0x400203FF - 0x40020000 + 1 = 0x400 = 1024 字节 = 1KB
注意：CPU 虽为 DMA1 分配了 1KB，但实际只用到开头很少一部分，后续地址是保留的，访问可能产生不可预知行为。

8.3 DMA1 的寄存器数量

DMA1 共有 2 + 4 × 7 = 30 个寄存器：

"2"：DMA1 整体关于通道中断管理的两个寄存器（即 ISR 和 IFCR，稍后讲）。
"4"：每个通道都有 4 个管理/配置类寄存器。
"7"：DMA1 有 7 个通道。

访问方式：0x40020000 + 寄存器偏移。

DMA2 结构几乎完全一样，只是：起始地址 0x40020400，只有 5 个通道，所以是 2 + 4 × 5 = 22 个寄存器。

核心结论：用 C 指针通过"基地址 + 偏移量"就能直接访问 DMA 内部寄存器，从而配置通道、控制 DMA 行为。

📌 本知识点一句话总结

STM32 的 DMA 寄存器是统一编址、可直接用 C 指针访问的。DMA1 基地址为 0x40020000，地址空间 1KB，共 30 个寄存器（= 2 个中断管理寄存器 + 每通道 4 个配置寄存器 × 7 个通道）。DMA2 基地址 0x40020400，5 个通道，共 22 个寄存器。访问任意寄存器都是"基地址 + 偏移量"，配置 DMA 的本质就是 CPU 写这些寄存器。

9. 通道核心配置寄存器

9.1 概览：每个通道 4 个寄存器

每个 DMA 通道有 4 个独立寄存器：

寄存器缩写	展开命名	英文全称	核心功能
`DMA_CCRx`	DMA1_CCR1 ~ CCR7	DMA Channel x Configuration Register	配置与优先级：软件优先级、传输方向、模式、数据宽度、自增等
`DMA_CNDTRx`	DMA1_CNDTR1 ~ CNDTR7	DMA Channel x Number of Data to Transfer Register	传输数量：设定并记录剩余待搬运数据总量
`DMA_CPARx`	DMA1_CPAR1 ~ CPAR7	DMA Channel x Peripheral Address Register	外设地址：存储外设端起始物理地址
`DMA_CMARx`	DMA1_CMAR1 ~ CMAR7	DMA Channel x Memory Address Register	存储器地址：存储内存端起始物理地址

每个通道都对应一套这 4 个寄存器，n 个通道就有 n 份。配置 DMA 的本质就是 CPU 设置这些寄存器。

9.2 CCR 寄存器详解

DMA_CCRx 是特定通道的核心寄存器。下面逐个解释其中的关键位。

9.2.1 通道使能 EN 与优先级 PL

EN（通道使能位） ：决定是否开启对应通道。因为外设和通道是固定关联的，使能通道就允许对应外设使用该通道搬运数据。
- ⚠️ 细节：使能了 ≠ 仲裁成功。使能只表示"这个通道可以工作、可以参与申请仲裁"，但当前是否真正搬运，取决于仲裁结果。
PL（通道优先级）：设置该通道的软件优先级（低/中/高/最高）。当多个通道同时申请时，仲裁器比较各通道 PL 值决定谁先。

9.2.2 传输方向 DIR

外设和存储器的 DMA 传输方向有两种：

DIR=0：外设 → 内存（从外设读）。例如从串口、I2C、SPI 接收数据。
DIR=1：内存 → 外设（从内存读，即写外设）。例如向串口、I2C、SPI 发送数据。

记忆技巧：永远站在内存角度。

1 像一支笔，用来写字，DIR=1 表示从内存"写"数据到外设。

0 像一张嘴，读书用嘴"读"，DIR=0 表示把数据从外设"读"到内存。

9.2.3 数据宽度 PSIZE 和 MSIZE

数据宽度指定每次传输的数据大小，可配置 8/16/32 位。外设和内存是独立设备，可分别设置宽度。

例如：外设 16 位、内存 16 位，则每次传输 2 字节。

⚠️ 注意：外设和内存宽度可以不同，但需匹配以避免数据错误：

源窄目的宽 → 数据扩展（类似 int b = a; 里 a 是 char 会扩展）；

源宽目的窄 → 数据截断丢失（类似 char a = b; 里 b 是 int 会截断）。

多数情况把源端和目的端宽度配置相同即可避免截断错误。

9.2.4 地址自增 PINC 和 MINC

DMA 需要设置参与传输的双方是否会地址自增。

模式	PINC/MINC	步长逻辑	典型应用	说明
单增模式（常用）	PINC=0, MINC=1	外设固定，内存 +MSIZE	串口收发	外设守着固定数据寄存器（如 USART_DR），内存按顺序存储
双增模式	PINC=1, MINC=1	外设 +PSIZE，内存 +MSIZE	数据拷贝	源地址和目的地址同步移动，整块迁移
双不增模式（不常用）	PINC=0, MINC=0	外设固定，内存固定	引脚镜像	两个地址原地踏步，硬件寄存器↔内存变量实时映射

地址自增时，按对应设备自己设置的数据宽度自增：

宽度设置	数据类型	物理步长
00（8 位）	uint8_t	+1 字节
01（16 位）	uint16_t	+2 字节
10（32 位）	uint32_t	+4 字节

9.2.5 循环模式 CIRC

DMA 有时只需做一次，有时需要重复执行：

	单次模式（Normal）	循环模式（Circular）
核心逻辑	搬完预设数量即停止，进入空闲	搬完立即重头开始，无限循环
CNDTR 归零后	保持为 0	自动重装为初始总数
地址指针	停留在末尾地址	自动跳回起始地址
EN 使能位	硬件自动清零（通道关闭）	始终保持 1（持续开启）
再次触发	需软件重新配置并开启 EN	只需启动一次，硬件自动触发
典型应用	串口发字符串、内存拷贝	ADC 连续采样、音频播放、引脚镜像
数据覆盖风险	无（搬完即停）	高（CPU 处理慢时第二圈覆盖第一圈）

9.3 传输数量寄存器 CNDTR

数据传输数量 NDT 表示"传输数据项的个数"，最大可配置 65535。几点含义：

NDT 不是字节数，实际总字节数 = NDT × 数据宽度。
示例：NDT=32，宽度 32bit（4 字节），总字节 = 32 × 4 = 128 字节。
数据宽度是"基本大小"，传输数量是"多少个基本大小"。
从外设到内存：表示从外设读取的数据项个数；从内存到外设：表示向外设发送的数据项个数。
NDT 决定了单次 DMA 传输何时结束（传输完成）。

9.4 外设地址 CPAR 与内存地址 CMAR

严格说，搬迁数据不是"从外设到内存"，而是：

从外设数据寄存器（DR）到内存地址指向的空间，或
从内存地址指向的空间到外设数据寄存器。

所以通道配置里必然要有描述"源/目的"的寄存器：

DMA_CPARx：保存外设数据寄存器地址；
DMA_CMARx：保存内存地址；
再由 DMA_CCRx 的 DIR 位表示传输方向。

对齐（了解即可）：

半字对齐：地址能被 2 整除（bit0 = 0）；

字对齐：地址能被 4 整除（bit0、bit1 = 0）。

现代 CPU 按"块"读内存（如一次 4/8 字节），若数据跨越两个读取周期则需读两次拼接，耗时翻倍。设置 2/4 字节读写单位时，DMA 会自动处理对齐。

9.5 通道配置小结

对单个 DMA 通道的配置参数，逻辑上分 3 类：

外设端：外设地址（CPAR）、外设数据宽度（PSIZE）、外设自增（PINC）；
存储器端：内存地址（CMAR）、内存数据宽度（MSIZE）、内存自增（MINC）；
传输过程参数：传输方向（DIR）、传输数量（CNDTR/NDT）、优先级（PL）、循环模式（CIRC）、中断使能（TCIE/HTIE/TEIE）等。

此时还有个未解决的问题：搬完了，CPU 怎么知道？------答案是中断，下一节讲。

📌 本知识点一句话总结

每个 DMA 通道由 4 个寄存器构成：CCR（配置：方向/宽度/自增/循环/优先级/中断使能）、CNDTR（传输数据项个数 NDT，最大 65535，总字节 = NDT×宽度）、CPAR（外设数据寄存器地址）、CMAR（内存地址）。核心配置可归纳为三类：外设端、存储器端、传输过程参数。关键点：DIR 决定方向（0 外设→内存，1 内存→外设）；宽度建议源/目相同避免截断；PINC/MINC 控制地址自增；CIRC 决定单次还是循环；NDT 决定何时结束。

10. DMA 中断：TC、HT、TE

10.1 直接回答问题

Q：数据搬迁完毕后，CPU 怎么知道？DMA 怎么告诉 CPU？

A：DMA（核心是通道）本质也是一个 MCU 片上外设，和串口、SPI、I2C 一样，也能通过中断通知 CPU。当 DMA 搬迁完数据，会通过中断通知 CPU，CPU 在中断处理函数里做后续处理。

10.2 三种中断（在 CCR 里配置）

DMA_CCRx 里与中断有关的配置位（每个通道都有）：

TCIE（传输完成中断使能） ：所有数据传输完成时触发，最常用。作用就是通知 CPU"我搬完了，你可以处理了"。
HTIE（半传输中断使能） ：数据传输量达到预设总额一半时触发。
TEIE（传输错误中断使能） ：传输中发生总线错误或配置冲突时触发，用于异常捕获和处理，避免程序卡死。

10.3 为什么要有"半传输中断"

原因：实现数据传输与数据处理的并行，消除等待时间。

若只有 TC 中断，CPU 必须等整块数据搬完才能开始处理。
有了 HT 中断，可以先搬一半 → 触发 HT 中断 → CPU 处理前半段，同时 DMA 继续搬后半段，逻辑上"数据搬运"和"数据处理"并行进行。

双缓冲（Ping-Pong Buffering） 是 HT 的经典应用。假设 1024 字节缓冲区：

前半 512 字节填满 → 触发 HT 中断 → CPU 处理前半段，DMA 继续搬后半段；
后半 512 字节填满 → 触发 TC 中断 → 循环往复，像"接力赛"。

典型场景：音频播放。如果"读完再播放、再读再放"，会卡顿；用 HT 中断让"播放音频"和"拷贝音频"同时进行，就能解决卡顿。

📌 本知识点一句话总结

DMA 通过中断通知 CPU 传输状态，在 CCR 寄存器里有三个中断使能位：TCIE（传输完成，最常用，通知 CPU 搬完可处理）、HTIE（半传输，搬满一半时触发）、TEIE（传输错误，捕获异常防卡死）。"半传输中断"的核心价值是实现搬运与处理的并行：先搬一半触发 HT，CPU 处理前半段时 DMA 继续搬后半段，即双缓冲（Ping-Pong）机制，典型用于音频播放等对实时性要求高的场景，消除"等全部搬完再处理"的等待时间。

11. 区分中断类型：ISR 与 IFCR

11.1 问题：一个通道就一根中断线，怎么区分是哪类中断

一个通道只有一根中断线连到 NVIC，最多传递"有中断了"这个信号，无法传递"是传输完成、传输一半、还是出错"这么多信息。

11.2 解决方案：DMA_ISR 与 DMA_IFCR

为了区分 DMA1 中 7 个通道、每个通道的不同中断类型，DMA 内部提供了两个中断管理寄存器（就是前面说的那"2"个寄存器）。

每个通道的中断情况由 4 个标志位表示：

GIFx：是否产生了上述任意事件（全局中断标志）；
TCIFx：是否发生了传输完成；
HTIFx：是否发生了半传输完成；
TEIFx：是否发生了传输错误。

（x 表示通道号，1~7）

关键机制：

一旦特定通道产生中断，DMA 硬件除了向 CPU 发中断，还会自动设置 DMA_ISR 寄存器中对应的位。
- 例如通道 5 发生 TC：TCIF5=1, HTIF5=0, TEIF5=0, GIF5=1。
CPU 收到中断后，回头读 DMA_ISR 寄存器，就能明确是哪个通道、发生了什么中断，再做相应处理。至此 DMA 逻辑闭环。

标志位清除 ：这些中断标志位是只读的，不能直接写 0 清除。要清除，必须写 DMA_IFCR 寄存器的对应位（写 1 清零）。

比喻：你把村里的小朋友打了，小朋友不直接找你（打不过），而是去找你妈，让你妈收拾你。这里的"ISR 只读、IFCR 负责清除"就是类似的"间接操作"逻辑。
这些寄存器的设置和清除，后续有 HAL 库自动完成，我们读源码时再回来看文档即可。

📌 本知识点一句话总结

因为一个通道只有一根中断线，无法区分中断类型，DMA 用 DMA_ISR（中断状态寄存器）和 DMA_IFCR（中断标志清除寄存器）来解决。每个通道有 4 个标志：GIF（任意事件）、TCIF（传输完成）、HTIF（半传输）、TEIF（传输错误）。硬件触发中断时会自动置位 ISR 对应位，CPU 在中断里读 ISR 即可判断是哪个通道、哪类中断。ISR 只读，清除标志要通过写 IFCR 的对应位完成。这两个寄存器就是 DMA1 那"2 个"中断管理寄存器。

12. 配置案例

12.1 案例 1：USART1 用 DMA 接收数据的配置

一个使用 USART1 的 DMA 模式进行接收的配置示例：

寄存器地址 0x40013804：就是 USART1 的数据寄存器（DR）地址。
数据宽度 8 位：因为串口有效数据是 8 位，收发端宽度都配 8 位。
外设端不自增：因为只有一个数据寄存器，外设地址固定。
存储器端自增：因为要连续保存串口数据，内存地址要自增。

12.2 案例 2：按图说话

需求：

传输方向：外设 → 存储器（DIR=0）。
外设只有一个 8 位数据寄存器，地址 0x40013804，记作 REG(0x40013804)。
内存缓冲区 256 字节，起始地址 0x200000e0，记作 BUF(0x200000e0)。
数据宽度 8 位，外设地址不自增，一次 DMA 传输读 256 字节，内存地址自增。

一次 DMA 传输过程：

CPU 启动 DMA 数据传输。
外设寄存器数据非空，外设向 DMA 发出请求。
DMA 应答，启动传输：REG(0x40013804) → BUF(0x200000e0)。
传输完成，寄存器"数据非空"事件自动清除。
外设又来数据（非空），再次请求。
DMA 应答，传输：REG(0x40013804) → BUF(0x200000e0+1)。
传输完成，事件自动清除。
......（以此类推）
外设再来数据，请求。
DMA 应答，传输：REG(0x40013804) → BUF(0x200000e0+255)。
传输完成，事件自动清除。
256 字节搬完，产生传输完成（TC）中断。

这个案例完整串起了前面所有知识点：外设地址固定（PINC=0）、内存地址自增（MINC=1）、每搬一个字节外设请求一次、最后产生 TC 中断。

📌 本知识点一句话总结

配置一个串口 DMA 接收，核心是：外设地址填数据寄存器地址（如 USART1 的 0x40013804）且不自增，内存地址填缓冲区首地址（如 0x200000e0）且自增，方向 DIR=0（外设→内存），宽度按外设数据位宽（串口 8 位）。工作过程是"外设每来一个数据就请求一次，DMA 搬一个字节并让内存地址 +1"，搬满预设数量（如 256 字节）后产生 TC 中断。整个过程 CPU 不参与搬运，只在最后的中断里介入处理。

全文总结（速记卡）

DMA 是什么：直接存储器访问，独立硬件控制器 + 总线主设备，代替 CPU 自动搬运数据。
为什么用：解放 CPU，把重复的搬运工作交给 DMA，CPU 专注业务逻辑。
四方关系：CPU（启动+收尾）、外设（发请求）、DMA（控制搬运）、内存（源/目的）。
工作流程：CPU 启动 → 外设请求 → DMA 握手搬运 → 中断通知 CPU。
总线共享：CPU 和 DMA 共享 AHB 总线，靠总线仲裁器循环调度，各占一半带宽，逻辑上互不影响。
通道与仲裁：多通道分时复用总线，仲裁器按"软件优先级（4 级）→硬件优先级（编号小优先）"仲裁；外设↔通道是硬映射（USART1_TX→通道4、RX→通道5），且排他。
寄存器 ：DMA1 基地址 0x40020000，30 个寄存器；每通道 4 个（CCR/CNDTR/CPAR/CMAR）。
CCR 关键位：EN（使能）、PL（优先级）、DIR（方向）、PSIZE/MSIZE（宽度）、PINC/MINC（自增）、CIRC（循环）、TCIE/HTIE/TEIE（中断）。
中断：TC（完成）、HT（半传输，双缓冲并行）、TE（错误）；用 ISR 读状态、IFCR 清标志。
使用流程：配置外设 DMA 使能位 → 配置通道 4 寄存器 → 使能通道 → 中断收尾。

DMA 详解 ------ 让数据"自动搬家"的搬运工

目录

1. DMA 是什么

1.1 全称与定义

1.2 一个搬运货物的比喻

📌 本知识点一句话总结

2. 为什么需要 DMA

2.1 没有 DMA 时：CPU 亲自搬货

2.2 引入 DMA 后：CPU 只发指令

2.3 为什么这么设计

📌 本知识点一句话总结

3. DMA 的核心目标与 CPU 的职责

3.1 核心目标

3.2 CPU 到底做什么

📌 本知识点一句话总结

4. 四方关系：DMA 到底在哪

📌 本知识点一句话总结

5. 宏观理解 DMA 工作过程

5.1 第一步：CPU 启动 DMA

5.2 第二步：外设发起 DMA 请求

5.3 关于 DMA 应答（硬件"握手"）

5.4 第三步：DMA 响应请求并控制传输

5.5 第四步：通知 CPU，传输完成

📌 本知识点一句话总结

6. 总线共享：CPU 和 DMA 会打架吗

6.1 提出问题

6.2 官方说明

6.3 结论

📌 本知识点一句话总结

7. DMA 通道与仲裁

7.1 通道初识：为什么要多个通道

7.2 一个疑问：总线不是共享的吗，怎么能并发？

7.3 仲裁器与通道优先级

阶段一：软件优先级（4 个等级）

阶段二：硬件优先级

7.4 细节 1：外设请求信号（硬映射）

7.5 细节 2：优先级聚合与仲裁过程

7.6 核心结论：通道的内部构成

📌 本知识点一句话总结

8. 查文档：DMA 的寄存器与地址空间

8.1 寄存器被映射到地址空间

8.2 DMA1 的地址范围

8.3 DMA1 的寄存器数量

📌 本知识点一句话总结

9. 通道核心配置寄存器

9.1 概览：每个通道 4 个寄存器

9.2 CCR 寄存器详解

9.2.1 通道使能 EN 与优先级 PL

9.2.2 传输方向 DIR

9.2.3 数据宽度 PSIZE 和 MSIZE

9.2.4 地址自增 PINC 和 MINC

9.2.5 循环模式 CIRC

9.3 传输数量寄存器 CNDTR

9.4 外设地址 CPAR 与内存地址 CMAR

9.5 通道配置小结

📌 本知识点一句话总结

10. DMA 中断：TC、HT、TE

10.1 直接回答问题

10.2 三种中断（在 CCR 里配置）

10.3 为什么要有"半传输中断"

📌 本知识点一句话总结

11. 区分中断类型：ISR 与 IFCR

11.1 问题：一个通道就一根中断线，怎么区分是哪类中断

11.2 解决方案：DMA_ISR 与 DMA_IFCR

📌 本知识点一句话总结

12. 配置案例

12.1 案例 1：USART1 用 DMA 接收数据的配置

12.2 案例 2：按图说话

📌 本知识点一句话总结

全文总结（速记卡）