STM32 DMA — 直接存储区访问（存储器到存储器）

Wed, 09 Sep 2026 10:10:00 +0800

STM32 DMA — 直接存储区访问（存储器到存储器）

开发板：野火 EBF STM32F103 Mini
固件库：HAL 库
对应例程：15-DMA—直接存储区访问 / DMA—存储器到存储器模式（并补充"存储器到外设"思路）
参考源码：User/main.c（存储器到存储器）

DMA（Direct Memory Access，直接存储器访问）允许外设与内存、内存与内存之间直接搬运数据，全程无需 CPU 参与。CPU 只需"下发搬运指令"，搬运由 DMA 控制器在后台完成，大幅解放内核。本文从最直观的"内存→内存"搬运入手，再延伸到"内存→外设"。

一、功能简介

例程准备两个数组：

源数组 aSRC_Const_Buffer：32 个 32 位常量（已初始化）；
目标数组 aDST_Buffer：32 个 32 位空位。

用 DMA 把源数组整块搬到目标数组，搬运完成后比较两数组是否一致：一致则点亮 LED2（成功），否则点亮 LED1（失败）。

核心知识点：

DMA 的方向、地址递增、数据宽度、传输模式、优先级；
STM32F1 的 DMA 通道与触发源（存储器到存储器必须用 DMA1）；
用标志位轮询传输完成。

二、硬件准备

项目	说明
开发板	野火 EBF STM32F103 Mini
DMA 控制器	DMA1（F103 仅 1 个 DMA 控制器，7 个通道）
本例通道	DMA1_Channel6（软件触发，M2M 模式专用）
指示	LED1 → PC2（失败）、LED2 → PC3（成功）

存储器到存储器（M2M）模式是 DMA 的特例：它不依赖外设硬件请求，而是软件触发一次就自动连续搬完，非常适合做 memcpy 加速。

三、完整代码（带中文注释）

1. main.c（M2M 搬运 + 校验）

#include "main.h"
#include "stm32f1xx.h"
#include "./led/bsp_led.h"

/* 存储器到存储器传输必须使用 DMA1 */
DMA_HandleTypeDef DMA_Handle;

#define DMA_STREAM          DMA1_Channel6
#define DMA_STREAM_CLOCK()  __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
#define BUFFER_SIZE         32

/* 源数据：常量数组（放在 Flash，DMA 把它读进 SRAM） */
const uint32_t aSRC_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};

/* 目标数组：等待被填充 */
uint32_t aDST_Buffer[BUFFER_SIZE];

static void DMA_Config(void);
uint8_t Buffercmp(const uint32_t* pBuffer, uint32_t* pBuffer1, uint16_t BufferLength);

int main(void)
{
  uint8_t TransferStatus;
  SystemClock_Config();
  LED_GPIO_Config();

  DMA_Config();    // 配置并启动 DMA 搬运

  /* 轮询等待 DMA 传输完成标志（TCIF6） */
  while(__HAL_DMA_GET_FLAG(&DMA_Handle, DMA_FLAG_TC6) == RESET)
  {
  }

  /* 比较源与目标是否一致 */
  TransferStatus = Buffercmp(aSRC_Const_Buffer, aDST_Buffer, BUFFER_SIZE);
  if (TransferStatus == 0)
    LED1_ON;       // 不一致 => 失败灯
  else
    LED2_ON;       // 一致 => 成功灯

  while (1);
}

/* DMA 配置：存储器 -> 存储器 */
static void DMA_Config(void)
{
  HAL_StatusTypeDef DMA_status = HAL_ERROR;
  DMA_STREAM_CLOCK();

  DMA_Handle.Instance                 = DMA_STREAM;                 // DMA1_Channel6
  DMA_Handle.Init.Direction          = DMA_MEMORY_TO_MEMORY;        // 存储器到存储器
  DMA_Handle.Init.PeriphInc          = DMA_PINC_ENABLE;             // 外设(源)地址递增
  DMA_Handle.Init.MemInc             = DMA_MINC_ENABLE;             // 内存(目标)地址递增
  DMA_Handle.Init.PeriphDataAlignment= DMA_PDATAALIGN_WORD;         // 源数据 32 位
  DMA_Handle.Init.MemDataAlignment   = DMA_MDATAALIGN_WORD;         // 目标数据 32 位
  DMA_Handle.Init.Mode               = DMA_NORMAL;                 // 普通模式（一次）
  DMA_Handle.Init.Priority           = DMA_PRIORITY_MEDIUM;         // 中等优先级
  HAL_DMA_Init(&DMA_Handle);

  /* 启动传输：源地址 -> 目标地址，共 BUFFER_SIZE 个数据项 */
  DMA_status = HAL_DMA_Start(&DMA_Handle,
                             (uint32_t)aSRC_Const_Buffer,
                             (uint32_t)aDST_Buffer,
                             BUFFER_SIZE);
  if (DMA_status != HAL_OK)
  {
    while (1)   // 启动失败，闪烁报警
    {
      LED1_ON; Delay(0xFFFFFF); LED1_TOGGLE; Delay(0xFFFFFF);
    }
  }
}

/* 比较两个数组是否完全一致 */
uint8_t Buffercmp(const uint32_t* pBuffer, uint32_t* pBuffer1, uint16_t BufferLength)
{
  while(BufferLength--)
  {
    if(*pBuffer != *pBuffer1) return 0;   // 有差异立即返回 0
    pBuffer++;   pBuffer1++;
  }
  return 1;   // 全部相等返回 1
}

四、代码分段讲解

1. DMA 到底省了什么？

普通 for 循环拷贝数组，每个字节都要 CPU 取指、读源、写目标——CPU 全程被占。DMA 接管总线后，CPU 在 HAL_DMA_Start 之后就可以去干别的事（本例只是 while 等标志，实际项目里可以并行运算）。对大块数据 / 高速外设（ADC、SPI、USART、LCD）而言，DMA 是性能关键。

2. 四个关键配置

字段	本例	含义
`Direction`	`DMA_MEMORY_TO_MEMORY`	存储器→存储器（软件触发）
`PeriphInc` / `MemInc`	`ENABLE`	源、目标地址都递增（否则会反复写同一格）
`PeriphDataAlignment` / `MemDataAlignment`	`WORD`(32位)	数据宽度要一致，避免错位
`Mode`	`DMA_NORMAL`	普通模式：搬完一次就停（对比循环 `DMA_CIRCULAR`）

注意：这里"Periph"一方是源数组，在 M2M 模式下 HAL 把源/目标统称为外设/内存，只需保证两者都递增、宽度相同即可。

3. 通道与触发源

F103 的 DMA1 有 7 个通道，每个通道固定对应某些外设请求（如 ADC1→CH1、SPI1→CH3、USART1_TX→CH4）。只有 DMA1 支持 M2M 软件触发，所以本例用 DMA1_Channel6。换成"内存→USART"时，就要选 USART 对应的专属通道，并由外设硬件触发。

4. 传输完成怎么知道？

__HAL_DMA_GET_FLAG(&DMA_Handle, DMA_FLAG_TC6) 读取传输完成标志（TCIF）。本例用轮询等待；实际中更常用传输完成中断（DMA_IT_TC），在 HAL_DMA_XferCpltCallback 里接着处理，彻底不阻塞 CPU。

5. 补充：存储器到外设（如 USART 发大报）

野火例程还有"DMA—存储器到外设模式"：把 Direction 设为 DMA_MEMORY_TO_PERIPH，把外设地址填成 &USART1->DR，源填发送缓冲区，再 HAL_UART_Transmit_DMA()。这样 CPU 一次性把几百字节交给 DMA，串口慢慢发、CPU 同时翻转 LED——直观展示了"DMA 让 CPU 腾出手"。

五、实验现象

下载程序，DMA 把 32 个常量从源数组搬进目标数组；
比较两数组完全一致 → LED2 点亮（成功灯）；
若把源/目标数据宽度设错（比如一方 WORD 一方 BYTE），拷贝错位导致比较失败 → LED1 点亮。

六、常见问题

Q1：传输后数据错位/不一致？

检查源和目标数据宽度是否一致（都 WORD 或都 HALFWORD）；
检查 PeriphInc/MemInc 是否都 ENABLE（单地址重复写会出错）。

Q2：DMA 一直不完成（标志位不来）？

M2M 模式确认用的是 DMA1；
确认 HAL_DMA_Start 返回的 DMA_status == HAL_OK，且传输长度不为 0。

Q3：为什么我的外设 DMA 没动？

外设 DMA 需要对应的专属通道和外设硬件触发，不能随便选通道；
外设自身要先使能（如 USART 要先 HAL_UART_Init）。

Q4：NORMAL 和 CIRCULAR 怎么选？

单次传输（如发一帧数据）用 NORMAL；
连续流（如 ADC 持续采集、DAC 持续输出波形）用 CIRCULAR，搬完自动从头再来。

七、小结

DMA 是"数据搬运工"，让 CPU 从繁琐的拷数据中解放；
M2M 配置要点：方向 M2M、双端递增、宽度一致、软件触发；
掌握 DMA 后，ADC、SPI、USART、DAC 等高速外设才能真正发挥性能。

八、拓展应用

大数组 memcpy 加速：把 for 循环拷贝换成 DMA M2M，批量搬运 SRAM/Flash 数据更快。
ADC + DMA 连续采样：如本博客 ADC 章节，DMA 把转换结果循环搬进数组，零 CPU 占用。
USART/SPI 大块发送：用 HAL_UART_Transmit_DMA / HAL_SPI_Transmit_DMA，发送几百 KB 时 CPU 仍可并行处理。
双缓冲（Double Buffer）：配合 DMA 半传输中断，实现"一边 DMA 填半区、CPU 处理另半区"的无缝流水线，适合音频、图像流。

存储器到外设 on CLing

STM32 DMA — 直接存储区访问（存储器到存储器）

STM32 DMA — 直接存储区访问（存储器到存储器）

一、功能简介

二、硬件准备

三、完整代码（带中文注释）

1. main.c（M2M 搬运 + 校验）

四、代码分段讲解

1. DMA 到底省了什么？

2. 四个关键配置

3. 通道与触发源

4. 传输完成怎么知道？

5. 补充：存储器到外设（如 USART 发大报）

五、实验现象

六、常见问题

七、小结

八、拓展应用