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07 DMA

up的视频讲解

沿着“谁来搬、搬到哪里、怎样连续搬”的顺序，理解直接内存访问与缓冲。

1 为什么把数据搬运交出去​

ADC 转换完成后，结果需要进入内存；串口发送前，内存中的数据需要送到外设。如果每次都由 CPU 读取再写入，重复搬运会占用程序执行时间。

DMA 是直接内存访问控制器。CPU 先配置搬运规则，DMA 再按照请求执行传输，让 CPU 可以处理其他工作。

配置时 DMA 接收 CPU 的访问；搬运时 DMA 自己发起总线访问。
配置时 DMA 接收 CPU 的访问；搬运时 DMA 自己发起总线访问。

“不经过 CPU 搬运”并不等于完全不需要 CPU。配置、启动、状态处理与数据使用，仍需要程序协调。

2 搬运的来源与目标​

方向课程中的关联场景
外设到内存ADC 采集、串口接收
内存到外设串口发送，或具备相应请求通路的输出外设
内存到内存把一段数据复制到另一段内存
区分 Flash、RAM 与外设寄存器，先确定数据起点和终点。
区分 Flash、RAM 与外设寄存器，先确定数据起点和终点。

DMA 的请求连接和访问能力由具体芯片决定。不能只看数据方向，就认为任意两个外设都可以直接接起来。

ADC 产生结果后发出请求，DMA 再把结果搬入指定内存。
ADC 产生结果后发出请求，DMA 再把结果搬入指定内存。

3 配置一个通道需要哪些信息​

课程芯片的 DMA1 包含七个通道，外设请求与通道之间有固定映射。选择通道之后，还需要明确地址、数量和传输方式。

每个通道负责一组传输配置，仲裁器处理多个请求之间的次序。
每个通道负责一组传输配置，仲裁器处理多个请求之间的次序。
参数要回答的问题
外设地址、内存地址从哪里读取，向哪里写入
数据数量一共传多少个数据项
传输位宽每项按 8、16 还是 32 位访问
地址自增每传一次，地址是否移到下一项
普通／循环模式一轮完成后停止，还是重新开始
把位宽、自增与模式结合起来，才能知道数据最终如何排列。
把位宽、自增与模式结合起来，才能知道数据最终如何排列。

例如，连续读取同一个外设数据寄存器时，外设地址通常保持不变；把结果依次放入数组时，内存地址按相应步长递增。

固定的是请求映射，不是所有传输地址。 外设寄存器与内存缓冲区地址仍是配置的一部分。

4 多个请求怎样排队​

DMA 通道有可配置的优先级。多个通道同时请求时，仲裁器先决定服务哪个；优先级相同时，还会按硬件规定的通道顺序处理。

通道优先级解决 DMA 内部的请求次序。
通道优先级解决 DMA 内部的请求次序。

DMA 获得请求后，还要使用系统总线。如果 CPU 与 DMA 访问同一个目标，仍可能出现总线竞争。它与 DMA 通道之间的优先级是两个层面的问题。

总线矩阵协调不同主设备的访问，搬运也会占用总线资源。
总线矩阵协调不同主设备的访问，搬运也会占用总线资源。

5 单缓冲与双缓冲​

单缓冲：一块区域接收一批数据​

DMA 把指定数量的数据写满后，通知 CPU 处理。这个方式容易理解，但要考虑处理期间下一批数据怎么办。

先填充再处理，关注两步之间是否存在等待。
先填充再处理，关注两步之间是否存在等待。

双缓冲：填充和处理交替进行​

把数据安排在两个区域：DMA 写其中一块时，CPU 处理另一块；下一轮交换角色。这样可以减少双方互相等待的时间。

两块区域交替使用，处理必须在该区域被再次覆盖前完成。
两块区域交替使用，处理必须在该区域被再次覆盖前完成。

课程芯片没有每通道双内存地址的硬件双缓冲模式。可以采用的方式包括软件切换，以及把循环缓冲区分成两半，利用半传输与传输完成通知交替处理。

无论采用哪一种方式，都要把采样速度、缓冲区大小和处理耗时放在一起看。缓冲区只是争取时间，不能自动解决处理长期跟不上采集的问题。