本篇继 [[ZZZ-14-串口通讯UART]]、 [[ZZZ-15-串口通讯中断接收]]，[[ZZZ-15-串口通讯中断接收]] 中应用到了 DMA，这节就来学习 DMA
1. 为什么要用 DMA？（从“搬砖”中解放 Boss）
在没有 DMA 之前，所有的数据搬运都必须经过 CPU。
场景：串口收到 100 字节数据
- 非 DMA 模式（CPU 模式）： 每收到一个字节，串口就拍拍 CPU 的肩膀说：“老板，来货了，快把它搬到内存里！” CPU 必须放下手头正在算的数学题，跑过去搬一个字节，然后再回来算题。100 个字节，CPU 就得被打断 100 次。
- DMA 模式： CPU 告诉 DMA：“快递员，一会儿串口那边有 100 件货，你直接帮我搬到 0x2000… 这个地址的仓库（内存）里，搬完了再通知我。” 于是，CPU 继续心无旁骛地算题，DMA 在后台默默搬运。
2. DMA 在硬件体系中的位置
在 STM32 的内部，DMA 就像是一条“高速旁路”。它拥有访问内存（SRAM）和外设（如 UART, ADC, SPI）的权利。
graph TD
subgraph "STM32 内部总线架构"
CPU[Cortex-M3 内核
'大Boss'] DMA[DMA 控制器
'搬运工'] BusMatrix{总线矩阵
'交通枢纽'} SRAM[SRAM 内存
'仓库'] Flash[Flash 闪存
'代码库'] Peripherals[外设: UART/ADC/SPI
'码头'] end CPU --> BusMatrix DMA --> BusMatrix BusMatrix --- SRAM BusMatrix --- Flash BusMatrix --- Peripherals style CPU fill:#f96,stroke:#333 style DMA fill:#bbf,stroke:#333 style BusMatrix fill:#eee,stroke:#333
'大Boss'] DMA[DMA 控制器
'搬运工'] BusMatrix{总线矩阵
'交通枢纽'} SRAM[SRAM 内存
'仓库'] Flash[Flash 闪存
'代码库'] Peripherals[外设: UART/ADC/SPI
'码头'] end CPU --> BusMatrix DMA --> BusMatrix BusMatrix --- SRAM BusMatrix --- Flash BusMatrix --- Peripherals style CPU fill:#f96,stroke:#333 style DMA fill:#bbf,stroke:#333 style BusMatrix fill:#eee,stroke:#333
关键点：DMA 和 CPU 是并列的，它们共享总线。当 DMA 在搬运数据时，只要不发生“抢车道（总线竞争）”，CPU 完全可以在处理别的事情。
3. DMA 的“三要素”（快递单怎么填）
要让 DMA 工作，你（CPU）只需要在初始化时填好这张“快递单”：
- 从哪搬？(Source)：比如外设的寄存器地址（串口的数据寄存器）。
- 搬到哪？(Destination)：比如你定义的数组地址（内存）。
- 搬多少？(Direction & Size)：搬运的方向、搬多少个字节、每次搬 8 位还是 16 位。
4. 结合上节的“串口空闲中断”案例
我们来看看 DMA 在那个案例里具体干了什么：
sequenceDiagram
participant PC as 电脑 (发送端)
participant UART as 串口外设 (码头)
participant DMA as DMA 搬运工
participant RAM as 接收数组 (仓库)
participant CPU as CPU (老板)
Note over CPU, RAM: 1. CPU 设置 DMA: '搬到数组里，搬完叫我'
PC->>UART: 发送数据 'H'
UART->>DMA: 货到了，快搬走
DMA->>RAM: 自动存入数组[0]
PC->>UART: 发送数据 'e'
UART->>DMA: 货又到了
DMA->>RAM: 自动存入数组[1]
Note right of PC: ...一段时间不发数据了...
UART->>CPU: 触发 IDLE (空闲中断)
CPU->>RAM: 老板起床处理整串数据 "He..."
5. DMA 的重要特性：通道 (Channel)
你在 CubeIDE 里看到 DMA1 Channel 1, Channel 2…
- 通道就像是独立的传送带。
- 串口接收需要一条通道，ADC 采集需要一条通道。
- STM32F103C8T6 内部通常有两个 DMA 控制器（DMA1 和 DMA2），每个控制器有 5-7 个通道。
6. 为什么要配合“空闲中断”？
- DMA 的弱点：它很“死板”，它只管搬运，直到搬满你设定的数量（比如 100 字节）。如果对方只发了 10 个字节就停了，DMA 就会一直等下去，不告诉 CPU。
- 空闲中断的强项：它很“机灵”，只要线上一没动静，它就叫醒 CPU。
- 强强联手：DMA 负责默默搬运不累着 CPU，空闲中断负责在关键时刻提醒 CPU 结账。
总结：DMA 的好处
- 极大地减轻 CPU 负担：CPU 不再需要为每一个字节的传输而中断。
- 提高实时性：在高速通信（如 SPI 驱动屏幕）中，DMA 能跑满带宽，而 CPU 搬运可能跟不上速度。
- 降低功耗：CPU 可以在 DMA 搬运时进入低功耗模式。