嵌入式DMA驱动开发实战：STM32与ESP32配置、测速及避坑指南

1. 嵌入式驱动开发经验 · 第 6 期 / DMA

搞嵌入式驱动开发，绕不开的一个话题就是 DMA。你可以不会写文件系统，可以没碰过 USB 协议栈，但只要你的项目里涉及串口高速收发、ADC 连续采样、SPI 大批量数据传输，DMA 就是那道必须迈过去的坎。我见过太多人在这上面栽跟头——串口收数据丢包、ADC 采样数据错位、SPI 传输速度上不去，排查半天最后发现是 DMA 配置的一个小细节没搞对。

这一期我就把这些年折腾 DMA 的经验系统梳理一遍。从 DMA 到底解决了什么问题，到 STM32 上 DMA 的控制器架构、通道映射、传输模式，再到串口 DMA 收发、ADC 连续采样、SPI DMA 传输这几个典型场景的完整配置流程，最后聊聊 DMA 测速怎么做、常见问题怎么排查。内容会以 STM32F103C8T6 和 ESP32 这两个大家最常用的平台为例来展开，但底层逻辑是通用的，换到其他 MCU 上思路一样。

这篇文章适合已经能跑通基本外设驱动、想进一步搞明白 DMA 怎么用好的嵌入式开发者。如果你刚入门，建议先把串口轮询收发和中断收发搞明白再来看，效果会更好。下面进入正题。

2. DMA 到底解决了什么问题

2.1 没有 DMA 的世界是什么样的

先想一个最朴素的场景：你用 STM32 的串口以 115200 波特率接收一帧 128 字节的数据。不用 DMA 的话，常规做法是每收到一个字节触发一次中断，在中断服务函数里把数据读出来存到缓冲区。115200 波特率下，每个字节的传输时间大约是 87 微秒，也就是说 CPU 每 87 微秒就要被打断一次。128 个字节就是 128 次中断，期间 CPU 什么都干不了，只能围着串口转。

这还只是 115200。如果你把波特率提到 921600 甚至更高，中断频率直接翻好几倍，CPU 大部分时间都在进出中断，主循环里的业务逻辑基本没法正常执行。更别说 ADC 连续采样场景了——假设你用 ADC 以 1MHz 的采样率连续采集，每次转换完成都触发中断让 CPU 去读数据，那 CPU 基本上就废了，全在处理 ADC 中断。

这就是 DMA 要解决的核心问题：把数据搬运这件事从 CPU 手里接过来，让 CPU 只负责处理数据，不负责搬数据。DMA 全称 Direct Memory Access，直接内存访问，它就是一个独立于 CPU 的数据搬运工。你告诉它从哪搬、搬到哪、搬多少，它自己就干完了，干完通知你一声就行。

2.2 DMA 的工作原理与核心价值

DMA 控制器本质上是一个独立的外设，它内部有源地址寄存器、目标地址寄存器、传输长度寄存器、控制寄存器等。你配置好这些寄存器之后，启动传输，DMA 控制器就会在总线空闲的时候，一个字节一个字节（或者一个字一个字）地把数据从源地址搬到目标地址，全程不需要 CPU 参与。

这里有个关键点需要理解：DMA 和 CPU 共享总线。当 DMA 在搬运数据时，它会占用总线带宽。如果 DMA 传输速率太高，CPU 访问内存的速度会受到影响。但在绝大多数嵌入式场景下，DMA 传输的数据量相对总线带宽来说很小，这个影响可以忽略。真正需要关注总线争用的是那些高带宽场景，比如摄像头数据采集、高速 ADC 连续采样等。

DMA 带来的价值可以总结为三条：

• 解放 CPU：CPU 不用再逐字节搬运数据，可以把时间花在数据处理、协议解析、控制逻辑上。
• 提高吞吐量：DMA 搬运数据的速度远高于 CPU 逐字节读写，尤其是在高速数据流场景下，DMA 几乎是唯一可行的方案。
• 降低功耗：CPU 不用频繁进出中断，可以在 DMA 搬运数据时进入低功耗模式，等 DMA 传输完成再唤醒。

我个人的经验是，只要你的外设数据速率超过 100kbps，或者数据量超过几十个字节，就应该考虑用 DMA。串口、SPI、I2C、ADC、DAC、定时器这些外设都支持 DMA 请求，用好了能极大提升系统效率。

2.3 DMA 与中断、轮询的对比

为了让你更直观地理解三者的区别，我整理了一个对比表格：

这个表格不是绝对的。比如串口接收，你可以用“DMA + 空闲中断”的组合，DMA 负责搬数据，空闲中断负责判断一帧结束，这样既高效又可靠。实际项目中，这三种方式往往是混合使用的，关键是根据场景选最合适的方案。

3. STM32F103C8T6 的 DMA 架构与通道映射

3.1 DMA 控制器结构

STM32F103C8T6 内部有 2 个 DMA 控制器，DMA1 和 DMA2。DMA1 有 7 个通道，DMA2 有 5 个通道。每个通道都可以独立配置，但同一时间一个通道只能服务一个外设请求。这一点很重要——如果你把两个外设映射到了同一个 DMA 通道上，它们会冲突，必须分时复用或者换通道。

每个 DMA 通道都有以下几个关键寄存器：

• CPAR（外设地址寄存器）：存放外设数据寄存器的地址，比如串口的数据寄存器 USART1->DR。
• CMAR（存储器地址寄存器）：存放内存缓冲区的地址。
• CNDTR（数据传输数量寄存器）：设置要传输的数据个数，每传输一个数据自动减 1，减到 0 时触发传输完成中断。
• CCR（通道配置寄存器）：配置传输方向、数据宽度、优先级、循环模式、中断使能等。

DMA 的传输方向有三种：外设到存储器、存储器到外设、存储器到存储器。串口接收是外设到存储器，串口发送是存储器到外设，内存拷贝是存储器到存储器。注意，STM32F103 的 DMA1 不支持存储器到存储器传输，只有 DMA2 支持，而且必须用通道 1 或者通道 7 的特定配置。

3.2 通道映射关系

STM32F103 的 DMA 通道和外设的映射关系是固定的，不能随意更改。这个映射表在参考手册的 DMA 请求映射章节有详细说明。我挑几个常用的列出来：

这张表建议你打印出来贴在工位上。我刚开始搞 DMA 的时候，经常把通道号记混，配置半天没反应，最后发现是通道选错了。尤其是 USART1 和 USART2 的收发通道，特别容易搞混。

3.3 数据宽度与对齐

DMA 传输时，源地址和目标地址的数据宽度可以独立配置，支持字节（8 位）、半字（16 位）、字（32 位）三种。这里有个坑：如果源和目标的数据宽度不一致，DMA 会按照目标宽度进行对齐处理。

举个例子，你从 ADC 数据寄存器（16 位）搬运到内存缓冲区（定义为 uint16_t 数组），源和目标都是半字，没问题。但如果你把内存缓冲区定义成了 uint8_t 数组，源是半字、目标是字节，DMA 会把每个 16 位数据截断成 8 位存储，高 8 位直接丢掉。这个行为在参考手册里有说明，但很多人不看手册，调试时发现数据不对，还以为是 ADC 配置有问题。

我的建议是：源和目标的数据宽度尽量保持一致。ADC 数据用 uint16_t 存，SPI 数据根据实际情况用 uint8_t 或 uint16_t，串口数据用 uint8_t。这样最不容易出问题。

4. 串口 DMA 收发实战

4.1 串口 DMA 发送配置

串口 DMA 发送是最简单的场景。你只需要配置好 DMA 通道，把内存缓冲区的数据搬到串口数据寄存器就行。以 USART1_TX 为例，用 DMA1 通道 4：

void USART1_DMA_TX_Init(void) { DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); DMA_DeInit(DMA1_Channel4); DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR; DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)tx_buffer; DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST; DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = TX_BUFFER_SIZE; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; DMA_Init(DMA1_Channel4, &DMA_InitStructure); DMA_Cmd(DMA1_Channel4, ENABLE); USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Tx, ENABLE); }

几个关键点解释一下：

• DMA_PeripheralBaseAddr填的是外设数据寄存器的地址，不是外设基地址。USART1 的基地址是 0x40013800，数据寄存器偏移是 0x04，所以是&USART1->DR。
• DMA_DIR_PeripheralDST表示传输方向是存储器到外设。
• DMA_PeripheralInc_Disable表示外设地址不递增，因为串口数据寄存器地址固定。
• DMA_MemoryInc_Enable表示内存地址递增，这样才会一个字节一个字节往后搬。
• DMA_Mode_Normal表示普通模式，传输完指定数量就停止。如果要循环发送，改成DMA_Mode_Circular。

发送的时候，你只需要把数据填到tx_buffer，设置好传输长度，使能 DMA 通道就行。传输完成后 DMA 会触发中断，在中断里你可以做后续处理，比如发送下一帧或者置标志位。

4.2 串口 DMA 接收与空闲中断

串口 DMA 接收比发送稍微复杂一点，因为接收的数据长度是不确定的。你不可能预知对方会发多少字节过来，所以不能用普通模式等 DMA 传输完成。常规做法是DMA 循环模式 + 串口空闲中断。

DMA 配置成循环模式，缓冲区大小设为最大帧长度（比如 256 字节）。DMA 会一直往缓冲区里填数据，填到末尾自动回到开头继续填。串口空闲中断在总线空闲时触发，此时你读取 DMA 的 CNDTR 寄存器，就能算出收到了多少字节。

void USART1_DMA_RX_Init(void) { DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); DMA_DeInit(DMA1_Channel5); DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR; DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)rx_buffer; DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = RX_BUFFER_SIZE; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStructure); DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE); USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Rx, ENABLE); USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE); }

空闲中断的处理函数里，计算接收长度的方式是：

void USART1_IRQHandler(void) { if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET) { USART_ReceiveData(USART1); uint16_t recv_len = RX_BUFFER_SIZE - DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel5); // 处理接收到的数据 process_rx_data(rx_buffer, recv_len); // 重新设置 DMA 传输长度 DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel5, RX_BUFFER_SIZE); } }

这里有个细节要注意：读取 CNDTR 的时机。空闲中断触发时，DMA 可能还在搬运最后一个字节，所以最好在中断里稍微等一下再读，或者用双缓冲方案。我实测下来，在 115200 波特率下直接读基本没问题，但在更高波特率下偶尔会差一个字节。稳妥的做法是用 DMA 传输完成中断配合空闲中断，或者用双缓冲交替接收。

4.3 串口 DMA 接收的常见坑

第一个坑是缓冲区溢出。如果对方发送的数据超过了缓冲区大小，DMA 循环模式会覆盖之前的数据。解决办法是缓冲区开大一点，或者在空闲中断里及时处理数据。

第二个坑是空闲中断触发时机。串口空闲中断是在总线空闲一个字节时间后触发。如果对方发送的数据帧之间间隔很短，空闲中断可能来不及处理，导致数据被覆盖。这种情况建议用 DMA 传输完成中断，或者用定时器做超时判断。

第三个坑是DMA 和中断的优先级。如果 DMA 传输完成中断和串口空闲中断同时触发，优先级配置不当会导致数据丢失。建议把 DMA 中断优先级设得比串口中断高，确保数据先搬完再处理。

5. ADC 连续采样与 DMA 搬运

5.1 ADC 多通道扫描 + DMA

ADC 连续采样是 DMA 的经典应用场景。假设你要采集 4 个通道的 ADC 数据，用规则组扫描模式，配合 DMA 把数据搬到内存数组里。配置流程如下：

#define ADC_CHANNELS 4 uint16_t adc_values[ADC_CHANNELS]; void ADC_DMA_Init(void) { ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); // GPIO 配置略 DMA_DeInit(DMA1_Channel1); DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR; DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)adc_values; DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = ADC_CHANNELS; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure); DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE); ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE; ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = ADC_CHANNELS; ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5); ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, 3, ADC_SampleTime_55Cycles5); ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 4, ADC_SampleTime_55Cycles5); ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE); ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); ADC_ResetCalibration(ADC1); while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); ADC_StartCalibration(ADC1); while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); }

这个配置里，ADC 工作在连续转换模式，扫描 4 个通道，每次转换完成 DMA 自动把数据搬到adc_values数组。DMA 配置成循环模式，数组填满后自动从头开始覆盖。你只需要在需要的时候读adc_values就行，完全不用管 ADC 中断。

5.2 安富莱 AD7606 的 DMA 应用

安富莱的 AD7606 模块是很多做电力监测、振动分析的朋友常用的。AD7606 是 8 通道 16 位 ADC，支持并行和串行接口。用 STM32 驱动 AD7606 时，如果采样率要求高，必须用 DMA。

AD7606 的并行接口模式下，每次转换完成后，8 个通道的数据会依次出现在数据总线上。你可以用定时器触发 DMA，在每个定时器周期读取一次数据总线，把 8 个通道的数据搬到内存。这里的关键是定时器触发 DMA 的配置。

STM32 的定时器可以产生 DMA 请求，比如 TIM2 的更新事件可以触发 DMA。配置方式是把定时器的 DMA 请求使能，然后在 DMA 通道里配置源地址为 GPIO 数据寄存器，目标地址为内存数组。每次定时器更新，DMA 就搬运一次数据。

这种方案的好处是采样率非常精确，由定时器决定，不受 CPU 负载影响。我用这个方案做过 10kHz 的 8 通道同步采样，数据非常稳定。

5.3 ADC DMA 的注意事项

第一，ADC 的采样时间要足够。如果采样时间太短，ADC 内部采样保持电容没充够电，转换结果会不准。STM32F103 的 ADC 时钟最高 14MHz，采样时间建议至少 55.5 个周期。如果信号源内阻较大，还要加长采样时间。

第二，DMA 缓冲区大小要匹配通道数。如果你扫描 4 个通道，缓冲区大小必须是 4 的整数倍，否则数据会错位。我见过有人缓冲区开了 10 个元素，结果 4 通道数据填进去后，第 3 次扫描就乱了。

第三，ADC 和 DMA 的启动顺序。先配置 DMA，再配置 ADC，最后使能 ADC 的 DMA 请求。如果顺序反了，可能第一次转换的数据丢失。

6. SPI DMA 传输与测速

6.1 SPI DMA 配置要点

SPI 用 DMA 传输，核心是把 SPI 的数据寄存器作为 DMA 的源或目标。以 SPI1 为例，TX 用 DMA1 通道 3，RX 用 DMA1 通道 2。配置和串口类似，但有几个特殊点：

• SPI 是全双工的，发送和接收同时进行。如果你只想发送，可以只配置 TX DMA，但 RX 的数据会被丢弃。如果想同时收发，需要配置两个 DMA 通道。
• SPI 的 DMA 请求使能方式是SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx | SPI_I2S_DMAReq_Rx, ENABLE)。
• SPI 传输完成后，除了 DMA 传输完成中断，还要等 SPI 的 BUSY 标志清除，确保最后一个字节真正发出去。

void SPI1_DMA_Transfer(uint8_t *tx_data, uint8_t *rx_data, uint16_t len) { DMA_Cmd(DMA1_Channel3, DISABLE); DMA_Cmd(DMA1_Channel2, DISABLE); DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel3, len); DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel2, len); DMA1_Channel3->CMAR = (uint32_t)tx_data; DMA1_Channel2->CMAR = (uint32_t)rx_data; DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE); DMA_Cmd(DMA1_Channel2, ENABLE); SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx | SPI_I2S_DMAReq_Rx, ENABLE); while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC3) == RESET); while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_BSY) == SET); DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC3); SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx | SPI_I2S_DMAReq_Rx, DISABLE); }

6.2 DMA 测速方法与工具

DMA 测速的目的是搞清楚在当前配置下，DMA 搬运数据的实际速率是多少。这个数据对于评估系统瓶颈、优化传输方案很重要。

测速的基本方法是：在 DMA 传输前后读取系统滴答定时器（SysTick）的计数值，算出传输耗时，再用数据量除以时间得到速率。

uint32_t start_tick, end_tick; uint32_t elapsed_us; float speed_mbps; start_tick = SysTick->VAL; SPI1_DMA_Transfer(tx_buf, rx_buf, 4096); end_tick = SysTick->VAL; if (end_tick < start_tick) elapsed_us = (start_tick - end_tick) / (SystemCoreClock / 1000000); else elapsed_us = (SystemCoreClock / 1000000 - end_tick + start_tick) / (SystemCoreClock / 1000000); speed_mbps = (4096 * 8.0) / elapsed_us;

这个方法的精度取决于 SysTick 的频率。72MHz 的 SysTick 每微秒计数 72 次，测几毫秒的传输没问题，但测几十微秒的传输误差就比较大。更精确的做法是用定时器在 PWM 输出模式下测量，或者用逻辑分析仪抓 SPI 时钟线。

我实测过 STM32F103 在 72MHz 主频下，SPI1 用 DMA 传输 4KB 数据，SPI 时钟 18MHz，传输耗时大约 1.9ms，速率约 17.2Mbps。这个速率已经接近 SPI 时钟的理论上限了，说明 DMA 没有成为瓶颈。

6.3 DMA 测速失败的原因排查

测速失败通常有几种表现：测出来速率远低于预期、测速过程中程序卡死、测速结果不稳定。

速率远低于预期，最常见的原因是 DMA 传输模式配置成了普通模式但没重新使能，或者 SPI 时钟分频系数设得太大。检查一下 SPI 的波特率预分频器，确保 SPI 时钟是你想要的频率。

程序卡死，通常是等待 DMA 传输完成标志时死循环了。可能原因包括：DMA 通道没使能、SPI 的 DMA 请求没使能、传输长度设为 0、或者中断优先级冲突导致 DMA 中断没响应。建议在等待循环里加超时计数，超时后打印调试信息。

测速结果不稳定，可能是 SysTick 被其他中断打断，导致计时不准。可以临时关闭全局中断再测速，或者用硬件定时器计时。

7. ESP32 的 DMA 接收与发送端配合

7.1 ESP32 DMA 架构简介

ESP32 的 DMA 架构和 STM32 不太一样。ESP32 的外设 DMA 是通过 GDMA（通用 DMA）控制器实现的，每个外设（SPI、I2S、UART 等）可以连接到特定的 DMA 通道。ESP32 的 UART 支持 DMA 接收，但配置方式比 STM32 复杂一些，通常通过 ESP-IDF 的驱动层来配置。

在 ESP-IDF 里，UART 的 DMA 接收可以通过uart_driver_install的参数来使能。比如：

uart_driver_install(UART_NUM_1, 1024, 1024, 20, &uart_queue, 0);

这里的 1024 是 RX 缓冲区大小，20 是事件队列大小。ESP-IDF 内部会自动使用 DMA 来搬运 UART 数据，你只需要从事件队列里读取数据就行。

7.2 发送端需要改变发送方式吗

这个问题在热词里出现了：“esp32 dma接收rx数据发送端需要改变发送方式吗”。答案是：通常不需要。DMA 接收只是接收端的事情，发送端该怎么发还怎么发。DMA 接收对发送端是透明的，发送端不需要知道接收端用的是 DMA 还是中断。

但有一种情况需要注意：如果接收端用 DMA 接收，但发送端发送的数据帧之间没有足够的间隔，接收端的空闲中断可能来不及处理，导致数据被覆盖。这种情况下，发送端需要适当增加帧间延时，或者在协议层加帧头帧尾，让接收端能正确分帧。

另外，如果发送端和接收端的波特率不匹配，DMA 接收会收到错误数据。DMA 本身不校验数据，它只是搬运工。数据校验要靠串口外设的奇偶校验或者协议层的 CRC。

7.3 ESP32 DMA 接收的实操建议

ESP32 的 UART DMA 接收，我建议用事件队列的方式。ESP-IDF 会在收到数据、接收缓冲区满、接收超时等情况下往事件队列里发事件。你在任务里循环读取事件队列，根据事件类型处理数据。

uart_event_t event; while (1) { if (xQueueReceive(uart_queue, &event, portMAX_DELAY)) { switch (event.type) { case UART_DATA: uart_read_bytes(UART_NUM_1, rx_buf, event.size, portMAX_DELAY); process_data(rx_buf, event.size); break; case UART_FIFO_OVF: case UART_BUFFER_FULL: uart_flush_input(UART_NUM_1); xQueueReset(uart_queue); break; default: break; } } }

这种方式的优点是可靠性高，ESP-IDF 帮你处理了 DMA 的细节。缺点是灵活性不如直接操作寄存器，但对于大多数应用来说足够了。

8. DMA 常见问题速查与避坑经验

8.1 DMA 配置检查清单

每次配置 DMA 时，按这个清单过一遍，能避免 90% 的问题：

8.2 典型问题与解决方法

问题一：DMA 传输一次后就不再传输了。原因是配置成了普通模式，传输完成后 DMA 通道自动关闭。解决办法是改成循环模式，或者在每次传输完成后重新使能 DMA 通道。

问题二：DMA 传输的数据错位。常见原因是数据宽度不匹配，或者存储器地址递增配置错误。检查DMA_MemoryInc和DMA_PeripheralDataSize的设置。

问题三：DMA 传输完成中断不触发。检查中断使能位是否设置，NVIC 中断是否使能，中断优先级是否配置。另外，有些 DMA 通道的传输完成标志需要手动清除，否则下次中断不会触发。

问题四：DMA 和 CPU 同时访问同一块内存导致数据不一致。这种情况通常发生在 DMA 传输过程中 CPU 读取了缓冲区。解决办法是用双缓冲，或者等 DMA 传输完成再读。

问题五：DMA 传输速率上不去。检查总线时钟、外设时钟、DMA 优先级。如果多个 DMA 通道同时工作，高优先级通道会抢占低优先级通道的带宽。

8.3 我的实操心得

第一个心得：DMA 调试一定要用逻辑分析仪或者示波器。光看代码和打印信息很难定位问题。用逻辑分析仪抓 SPI 时钟线和数据线，一眼就能看出是 DMA 没搬数据还是外设没发数据。

第二个心得：DMA 缓冲区用 volatile 修饰。因为 DMA 会在后台修改缓冲区内容，编译器可能会优化掉对缓冲区的读取。加上 volatile 告诉编译器每次都从内存读，不要用寄存器缓存。

第三个心得：DMA 传输长度寄存器在传输过程中是只读的。你不能在 DMA 传输过程中修改 CNDTR，必须先关闭 DMA 通道再修改。这一点在动态调整传输长度时特别重要。

第四个心得：双缓冲是解决数据覆盖的终极方案。STM32F103 的 DMA 不支持硬件双缓冲，但可以用两个缓冲区交替使用。DMA 填缓冲区 A 的时候，CPU 处理缓冲区 B，填满后切换。这样能实现无缝数据流处理。

9. 定时器 DMA Burst 应用

9.1 TIM DMA Burst 是什么

STM32 的高级定时器（TIM1、TIM8）支持 DMA Burst 传输。这个功能允许你在一次 DMA 请求中，连续写入多个定时器寄存器。比如你可以用一次 DMA 传输同时更新 TIM1 的 CCR1、CCR2、CCR3、CCR4 四个比较寄存器，实现多通道 PWM 的同步更新。

DMA Burst 的配置方式是在 TIM 的 DMA 控制寄存器里设置 burst 长度和起始寄存器。比如设置 burst 长度为 4，起始寄存器为 CCR1，那么每次 DMA 请求会连续写入 CCR1 到 CCR4。

这个功能在电机控制、多路 LED 调光等场景下非常有用。传统的做法是每次更新一个 CCR 就要触发一次 DMA，四次更新需要四次 DMA 请求。用 Burst 模式，一次 DMA 请求就搞定，效率高很多。

9.2 TIM DMA Burst 配置示例

void TIM1_DMA_Burst_Init(void) { DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); DMA_DeInit(DMA1_Channel5); DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&TIM1->DMAR; DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)pwm_values; DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST; DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStructure); TIM_DMACmd(TIM1, TIM_DMA_Update, ENABLE); TIM_DMAConfig(TIM1, TIM_DMABase_CCR1, TIM_DMABurstLength_4Transfers); DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE); }

这个配置里，TIM_DMABurstLength_4Transfers表示每次 DMA 请求连续传输 4 个半字，分别写入 CCR1、CCR2、CCR3、CCR4。pwm_values数组里存的就是四个通道的 PWM 占空比。

9.3 TIM DMA Burst 的注意事项

第一，Burst 长度要和实际使用的通道数匹配。如果你只用了 3 个通道，但 Burst 长度设成了 4，会多写一个寄存器，可能影响其他功能。

第二，DMA 请求源要选对。TIM 的 DMA 请求可以来自更新事件、捕获比较事件等。PWM 更新通常用更新事件触发。

第三，Burst 传输的寄存器地址是连续的。CCR1 到 CCR4 的地址是连续的，所以 DMA 外设地址不递增也能正确写入。但如果起始寄存器不是 CCR1，比如从 CCR2 开始，那就要注意地址偏移。

10. 收尾

DMA 这个东西，说难不难，说简单也不简单。核心就那几件事：选对通道、配对方向、设好宽度、配好模式。但每个细节没注意到，都可能让你调试半天。我这些年踩过的坑，基本上都在上面列出来了。

如果你刚开始用 DMA，建议从串口 DMA 发送开始，这个最简单，容易看到效果。然后试试 ADC 多通道扫描 + DMA，理解循环模式和普通模式的区别。最后再搞串口 DMA 接收 + 空闲中断，这个是最常用的组合，也是坑最多的。

测速这块，别太纠结绝对数值，关键是看瓶颈在哪。如果 DMA 传输速率远低于外设理论速率，那就要检查总线时钟、DMA 优先级、外设配置。如果接近理论速率，说明 DMA 已经跑满了，再优化就得换更高性能的 MCU 或者换外设接口了。

最后分享一个小技巧：调试 DMA 时，把 DMA 传输完成中断打开，在中断里翻转一个 GPIO，用示波器看这个 GPIO 的波形，就能直观地看到 DMA 传输的频率和耗时。这个方法比打印调试信息靠谱得多，也不会影响 DMA 的实时性。