第3章 DMA传输类型

第3章：DMA传输类型详解

DMA传输类型这个话题，说实话刚入行时我也觉得挺绕的。四种类型：内存到内存、内存到外设、外设到内存、外设到外设。每种都有它的脾气，用错了地方，轻则性能下降，重则系统崩溃。我踩过的坑不少，今天跟你好好聊聊。

3.1 内存到内存（Memory-to-Memory）

这种模式说白了就是搬数据。从内存A搬到内存B，CPU不用插手。听起来简单，但坑也不少。

核心特点：

源和目标都是系统内存
不需要外设参与
常用于数据拷贝、缓冲区整理

我在项目中遇到过这么个事：用DMA做内存拷贝，结果发现比CPU memcpy还慢。为什么？因为DMA需要总线仲裁，小数据量时开销反而大。一般建议数据量超过64字节才用DMA。

我的经验：内存到内存DMA适合大块数据搬运，比如视频帧、音频缓冲区。小数据就别折腾了，CPU直接拷贝更快。

设备树里怎么配？看个例子：

// 内存到内存DMA通道配置
dma_chan: dma@ff000000 {
    compatible = "myvendor,dma-controller";
    reg = <0x0 0xff000000 0x0 0x1000>;
    interrupts = <0 56 4>;
    #dma-cells = <3>;
    dma-channels = <8>;
    // 重点：mem2mem通道需要特殊标记
    channel0 {
        dma-type = "mem-to-mem";
        max-burst-size = <64>;
    };
};

3.2 内存到外设（Memory-to-Peripheral）

这个场景最常见。CPU把数据准备好，DMA负责送到外设。比如往UART发数据、往SPI写数据、往LCD送显示内容。

你想想看，如果每次发一个字节都要CPU去写寄存器，那CPU啥也别干了。DMA就是干这个的。

外设类型	典型应用	注意事项
UART	串口发送数据	注意FIFO深度，避免溢出
SPI	写Flash、写DAC	CS信号管理要小心
I2S	音频播放	需要环形缓冲区
LCD	显示刷新	带宽要求高，注意优先级

我曾经踩过的坑：做SPI Flash写入时，DMA传输完数据但CS信号没及时拉高，导致数据错位。后来加了DMA传输完成中断，在中断里处理CS信号才解决。

设备树配置示例：

// UART的DMA发送通道
uart0: serial@ff010000 {
    compatible = "myvendor,uart";
    reg = <0x0 0xff010000 0x0 0x1000>;
    interrupts = <0 52 4>;
    dmas = <&dma_chan 0 0x10 0x1>;
    dma-names = "tx";
    // 0x10表示外设地址，0x1表示内存到外设方向
};

3.3 外设到内存（Peripheral-to-Memory）

这个方向跟上面相反。外设产生数据，DMA负责搬到内存。比如ADC采样、摄像头采集、网络数据接收。

我个人习惯把这种模式叫做「数据收割机」。外设就像庄稼，DMA就是收割机，CPU只管最后处理粮食就行。

关键点：

外设产生数据的速度要匹配DMA带宽
内存缓冲区要足够大，防止数据丢失
中断处理要及时，避免覆盖

我记得有个项目做高速ADC采集，采样率10Msps，每次采样16位。算下来每秒20MB数据。如果不用DMA，CPU根本扛不住。用了DMA后，CPU只需要每毫秒处理一次缓冲区数据就行。

避坑指南：外设到内存DMA，一定要用环形缓冲区（ring buffer）。我曾经用线性缓冲区，结果DMA写满了还没处理，新数据直接覆盖旧数据，查了半天才发现。

设备树配置：

// ADC的DMA接收通道
adc0: adc@ff020000 {
    compatible = "myvendor,adc";
    reg = <0x0 0xff020000 0x0 0x1000>;
    interrupts = <0 60 4>;
    dmas = <&dma_chan 1 0x20 0x2>;
    dma-names = "rx";
    // 0x20表示外设地址，0x2表示外设到内存方向
    dma-buffer-size = <0x10000>; // 64KB环形缓冲区
};

3.4 外设到外设（Peripheral-to-Peripheral）

这个模式用得最少，但某些场景下特别有用。比如从ADC直接送到DAC，或者从摄像头直接送到编码器。

说白了就是外设之间直接对话，CPU和内存都不参与。数据流就像水管一样，从源头直接流到目的地。

注意：不是所有DMA控制器都支持外设到外设模式。我遇到过一款芯片，手册上写着支持，实际调试时发现总线仲裁有问题，数据总是丢。最后只能改成外设到内存再到外设的两步走方案。

适用场景：

音频直通（ADC→DAC）
视频格式转换（摄像头→编码器）
数据协议转换（SPI→UART）

设备树配置示例：

// 外设到外设DMA配置
dma_chan: dma@ff000000 {
    // 需要两个外设地址
    channel2 {
        dma-type = "per-to-per";
        src-periph = <0x20>;  // ADC地址
        dst-periph = <0x30>;  // DAC地址
        max-burst-size = <32>;
        // 注意：两个外设的时钟要同步
    };
};

3.5 如何选择传输类型

嗯，这里我总结一下我的选择原则：

数据量大、不需要处理 → 内存到内存DMA
CPU产生数据，外设消费 → 内存到外设DMA
外设产生数据，CPU消费 → 外设到内存DMA
外设之间直接传输 → 外设到外设DMA（慎用）

我的建议：刚开始做DMA驱动时，先从内存到外设和外设到内存入手。这两种最常用，也最容易调试。等熟悉了再碰外设到外设。

最后说一句：设备树里配置DMA时，一定要仔细看芯片手册。每个DMA控制器的dma-cells含义都不一样，有的用2个参数，有的用3个，甚至4个。搞错了，驱动根本跑不起来。

好了，这四种传输类型就聊到这儿。下一章我们讲讲DMA描述符链，那个才是真正体现DMA威力的地方。

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