DMA — Flash 到 SRAM 数据搬运

难度: ⭐⭐（理解 DMA 概念即可）
固件库: AT32F403A_407_Firmware_Library V2.2.2
源文件: project/at_start_f403a/examples/dma/flash_to_sram/src/main.c

这个实验是干嘛的？

DMA（Direct Memory Access，直接存储器访问）是 MCU 里最强大的"搬运工"。

没有 DMA 时：CPU 自己一个字节一个字节地从 Flash 复制到 SRAM，复制 128 字节就要执行 128 次循环，CPU 什么都干不了。

有了 DMA 时：你告诉 DMA “把这块数据从这里搬到那里”，DMA 硬件自动完成，CPU 空闲了。搬运完成后 DMA 发一个中断通知 CPU。

本实验用 DMA 的内存到内存模式，把 Flash 中的 32 个 32 位数据搬到 SRAM，搬运完成后触发中断，然后比对数据。

硬件准备

不需要任何外部硬件！ 这是纯内部操作，Flash → SRAM。

DMA 核心概念

DMA 的三种搬运方向

方向	说明	典型用途
外设→内存	从外设读数据存到内存	ADC 采样、串口接收
内存→外设	从内存取数据发到外设	串口发送、DAC 输出
内存→内存	内存之间复制数据	数据搬运、缓冲区拷贝

DMA 的关键参数

参数	含义
源地址	数据从哪来
目标地址	数据搬到哪去
数据宽度	每次搬运多少字节（字节/半字/字）
地址递增	搬完一个后地址是否 +1
传输数量	总共搬多少个
循环模式	搬完后是否自动重新开始

完整代码

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#include "at32f403a_407_board.h"
#include "at32f403a_407_clock.h"

#define BUFFER_SIZE  32

/* 源数据：存在 Flash 中（const 修饰） */
const uint32_t src_const_buffer[BUFFER_SIZE] = {
  0x01020304, 0x05060708, 0x090A0B0C, 0x0D0E0F10,
  0x11121314, 0x15161718, 0x191A1B1C, 0x1D1E1F20,
  0x21222324, 0x25262728, 0x292A2B2C, 0x2D2E2F30,
  0x31323334, 0x35363738, 0x393A3B3C, 0x3D3E3F40,
  0x41424344, 0x45464748, 0x494A4B4C, 0x4D4E4F50,
  0x51525354, 0x55565758, 0x595A5B5C, 0x5D5E5F60,
  0x61626364, 0x65666768, 0x696A6B6C, 0x6D6E6F70,
  0x71727374, 0x75767778, 0x797A7B7C, 0x7D7E7F80
};

/* 目标缓冲区：存在 SRAM 中 */
uint32_t dst_buffer[BUFFER_SIZE];

dma_init_type dma_init_struct = {0};
__IO uint32_t data_counter_end = 0x01;  // 初始值不能为 0！
error_status transfer_status = ERROR;

/* DMA 中断服务函数 */
void DMA1_Channel1_IRQHandler(void)
{
  if(dma_interrupt_flag_get(DMA1_FDT1_FLAG) != RESET)
  {
    data_counter_end = 0;  // 标记搬运完成
    dma_flag_clear(DMA1_FDT1_FLAG);  // 必须清标志位！
  }
}

/* 缓冲区比对 */
error_status buffer_compare(const uint32_t* p1, const uint32_t* p2, uint16_t len)
{
  while(len--)
  {
    if(*p1 != *p2) return ERROR;
    p1++;
    p2++;
  }
  return SUCCESS;
}

int main(void)
{
  system_clock_config();
  at32_board_init();

  /* 第一步：使能 DMA1 时钟 */
  crm_periph_clock_enable(CRM_DMA1_PERIPH_CLOCK, TRUE);

  /* 第二步：配置 DMA1 通道 1 */
  dma_reset(DMA1_CHANNEL1);

  dma_init_struct.direction = DMA_DIR_MEMORY_TO_MEMORY;  // 内存到内存
  dma_init_struct.peripheral_base_addr = (uint32_t)src_const_buffer;  // 源地址（Flash）
  dma_init_struct.peripheral_data_width = DMA_PERIPHERAL_DATA_WIDTH_WORD;  // 32 位
  dma_init_struct.peripheral_inc_enable = TRUE;  // 源地址递增

  dma_init_struct.memory_base_addr = (uint32_t)dst_buffer;  // 目标地址（SRAM）
  dma_init_struct.memory_data_width = DMA_MEMORY_DATA_WIDTH_WORD;  // 32 位
  dma_init_struct.memory_inc_enable = TRUE;  // 目标地址递增

  dma_init_struct.buffer_size = BUFFER_SIZE;  // 搬 32 个
  dma_init_struct.priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;
  dma_init_struct.loop_mode_enable = FALSE;  // 单次搬运

  dma_init(DMA1_CHANNEL1, &dma_init_struct);

  /* 第三步：使能传输完成中断 */
  dma_interrupt_enable(DMA1_CHANNEL1, DMA_FDT_INT, TRUE);

  /* 第四步：配置 NVIC 中断优先级 */
  nvic_priority_group_config(NVIC_PRIORITY_GROUP_4);
  nvic_irq_enable(DMA1_Channel1_IRQn, 1, 0);

  /* 第五步：启动 DMA */
  dma_channel_enable(DMA1_CHANNEL1, TRUE);

  /* 等待 DMA 搬运完成（中断会把 data_counter_end 清零） */
  while(data_counter_end != 0) {}

  /* 第六步：比对数据 */
  transfer_status = buffer_compare(src_const_buffer, dst_buffer, BUFFER_SIZE);

  if(transfer_status == SUCCESS)
  {
    at32_led_on(LED2);
    at32_led_on(LED3);
    at32_led_on(LED4);  // 3 个 LED 全亮 = 成功
  }

  while(1) {}
}

代码分段讲解

1. 源数据和目标缓冲区

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const uint32_t src_const_buffer[BUFFER_SIZE] = { ... };  // Flash 中
uint32_t dst_buffer[BUFFER_SIZE];                         // SRAM 中

const 修饰 → 编译器把它放在 Flash 中（只读）
没有 const → 放在 SRAM 中（可读写）
DMA 就是从 Flash 的地址搬到 SRAM 的地址

2. DMA 方向

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dma_init_struct.direction = DMA_DIR_MEMORY_TO_MEMORY;

本实验是内存到内存模式。ADC+DMA 那个实验用的是外设到内存。

3. 地址递增

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dma_init_struct.peripheral_inc_enable = TRUE;  // 源地址递增
dma_init_struct.memory_inc_enable = TRUE;       // 目标地址递增

两个都要递增！因为我们要搬 32 个数据：

第 1 个：从 src[0] 搬到 dst[0]
第 2 个：从 src[1] 搬到 dst[1]
…
第 32 个：从 src[31] 搬到 dst[31]

如果地址不递增，就会一直搬同一个位置的数据。

4. 中断通知

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dma_interrupt_enable(DMA1_CHANNEL1, DMA_FDT_INT, TRUE);

FDT = Full Data Transfer，全部数据传输完成。

中断服务函数中：

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data_counter_end = 0;  // 标记完成
dma_flag_clear(DMA1_FDT1_FLAG);  // 必须清标志位！不清会反复进中断

5. 等待完成

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while(data_counter_end != 0) {}

data_counter_end 初始值设为 1，中断把它清零。主循环在这里等待。

注意：这个变量必须用 volatile 修饰（__IO），否则编译器可能优化掉这个循环。

实验现象

3 个 LED 全部亮起 → DMA 搬运成功，数据一致
LED 不亮 → 数据比对失败（不应该发生）

DMA 传输速度

DMA 搬运 32 个 32 位数据（128 字节）需要多少时间？

DMA 时钟 = 系统时钟（240MHz）
每个字需要 2 个时钟周期（读 + 写）
32 个字 = 64 个时钟周期 = 64 / 240MHz ≈ 267ns

267 纳秒搬完 128 字节！ 如果用 CPU 循环复制，至少需要 100+ 个时钟周期。

常见问题

Q: 数据比对失败？

检查源地址和目标地址是否正确
检查数据宽度是否匹配（本例用 32 位字）
检查 buffer_size 是否正确

Q: 中断不触发？

是否使能了 DMA 中断？
NVIC 是否配置了优先级？
中断标志是否清除？

Q: 想用循环模式？

loop_mode_enable = TRUE：搬完后自动重新开始
适合 ADC 连续采样：DMA 反复把 ADC 数据搬到缓冲区

小结

概念	说明
DMA	硬件自动搬运数据，不占 CPU
内存到内存	最简单的 DMA 模式
地址递增	搬多个数据时必须使能
FDT 中断	全部搬完后触发
volatile	防止编译器优化掉等待循环

学了 DMA 能做什么？

DMA 是"高性能嵌入式系统"的基石：

数据采集

项目	原理	难度
高速 ADC 采集	定时器触发 ADC + DMA 自动存储	⭐⭐⭐
音频录音	I2S + DMA → 高速音频数据采集	⭐⭐⭐
示波器	ADC + DMA + 双缓冲 → 连续波形采集	⭐⭐⭐⭐
多通道同步采集	多 ADC + DMA → 同时采集多路信号	⭐⭐⭐⭐

数据输出

项目	原理	难度
DMA 波形生成	DMA + DAC → 输出任意波形（正弦、三角）	⭐⭐⭐
LED 灯带驱动	DMA + GPIO 精确时序 → WS2812 驱动	⭐⭐⭐
高速串口发送	DMA + USART → 大数据量快速发送	⭐⭐
LCD 刷屏	DMA + SPI → 高速刷新屏幕	⭐⭐⭐

性能优化

项目	原理	难度
内存拷贝加速	DMA 内存到内存 → 比 CPU 循环快	⭐⭐
双缓冲技术	DMA 搬 A 缓冲时，CPU 处理 B 缓冲	⭐⭐⭐⭐
零拷贝通信	DMA 直接在外设和内存之间搬运，不经过 CPU	⭐⭐⭐⭐

核心思路：DMA 的价值在于解放 CPU。没有 DMA，CPU 要亲自搬运每一个字节，什么都干不了。有了 DMA，CPU 只需要"发号施令"，然后去做更重要的事（计算、控制、通信）。在高速数据采集、音频处理、显示刷新等场景，DMA 是不可或缺的。

下一步：学会了 DMA，可以学 FLASH 读写，了解如何用内部 Flash 存储用户数据。

AT32 DMA — Flash 到 SRAM 数据搬运（CPU 完全不参与）

AT32F403A DMA 内存到内存搬运，中断通知完成。理解 DMA 的核心概念。