3、DMA传输类型：内存到内存、内存到外设、外设到内存、外设到外设

好，咱们今天来聊聊DMA的四种传输类型。说实话，这四种类型是DMA的核心玩法，搞懂了它们，你基本就掌握了DMA的精髓。我个人习惯把这四种类型分成两类：一类是内存参与的，一类是纯外设之间的。咱们一个一个来看。

3.1 内存到内存传输（Memory-to-Memory）

这种传输，说白了就是把数据从一块内存搬到另一块内存。你可能会问：“这跟CPU用memcpy有啥区别？”嗯，区别大了去了。

CPU做内存拷贝，需要CPU亲自把数据读进来，再写出去。这期间CPU被完全占用，干不了别的。而DMA做内存拷贝，CPU只需要告诉DMA控制器：“源地址在这儿，目标地址在那儿，长度是这么多，你开始干吧。”然后CPU就可以去处理其他任务了。

我在项目中遇到过这样一个场景：一个图像处理系统需要把摄像头采集的原始数据从缓冲区A拷贝到缓冲区B进行算法处理。数据量很大，每帧几兆字节。如果用CPU拷贝，帧率直接掉一半。后来改用DMA内存到内存传输，CPU几乎零负担，帧率稳稳的。

// 示例：Linux内核中配置内存到内存DMA传输
struct dma_chan *chan;
struct dma_slave_config config;
struct dma_async_tx_descriptor *tx;
dma_cookie_t cookie;

// 请求DMA通道
chan = dma_request_chan(dev, "memcpy");
if (IS_ERR(chan)) {
    pr_err("Failed to request DMA channel\n");
    return PTR_ERR(chan);
}

// 配置传输参数
memset(&config, 0, sizeof(config));
config.src_addr_width = DMA_SLAVE_BUSWIDTH_4_BYTES;
config.dst_addr_width = DMA_SLAVE_BUSWIDTH_4_BYTES;
config.src_maxburst = 4;
config.dst_maxburst = 4;

dmaengine_slave_config(chan, &config);

// 准备传输描述符
tx = dmaengine_prep_dma_memcpy(chan, dst_phys, src_phys, size, DMA_CTRL_ACK);
if (!tx) {
    pr_err("Failed to prepare DMA memcpy\n");
    dma_release_channel(chan);
    return -ENOMEM;
}

// 提交并启动传输
cookie = dmaengine_submit(tx);
dma_async_issue_pending(chan);

3.2 内存到外设传输（Memory-to-Peripheral）

这种类型太常见了。比如你要通过SPI发送一批数据给外部DAC，或者通过UART发送一串字符串。传统做法是CPU一个字节一个字节地往数据寄存器里写，效率极低。

用DMA的话，你只需要把数据放在内存里，告诉DMA：“从这块内存取数据，写到外设的数据寄存器里。”DMA就会自动完成搬运，每次传输完还会触发中断通知CPU。

我个人习惯把这种模式叫做“推模式”——DMA把数据从内存“推”到外设。你想想看，如果外设是SPI、I2C这类带FIFO的接口，DMA配合FIFO简直是绝配，几乎可以做到零CPU干预。

// 示例：配置DMA从内存到UART外设
struct dma_slave_config config = {
    .direction = DMA_MEM_TO_DEV,
    .src_addr = (dma_addr_t)tx_buffer,      // 内存源地址
    .dst_addr = uart_base + UART_DR_OFFSET, // 外设目标地址
    .src_addr_width = DMA_SLAVE_BUSWIDTH_1_BYTE,
    .dst_addr_width = DMA_SLAVE_BUSWIDTH_1_BYTE,
    .src_maxburst = 1,
    .dst_maxburst = 1,
};

dmaengine_slave_config(chan, &config);

// 注意：这里源地址递增，目标地址固定
tx = dmaengine_prep_slave_sg(chan, &sgl, 1, DMA_MEM_TO_DEV, DMA_PREP_INTERRUPT);

3.3 外设到内存传输（Peripheral-to-Memory）

这个跟上面正好相反。外设产生数据，DMA负责把数据从外设的数据寄存器搬到内存里。典型的应用场景：ADC采样、UART接收、I2S音频采集。

我做过一个多通道同步数据采集系统，8路ADC同时采样，每路采样率1MHz。如果用中断方式，CPU每收到一个中断就要读一次数据，8路×1MHz=8M次中断/秒，CPU直接瘫痪。后来改用DMA，每路ADC配一个DMA通道，数据直接搬到内存环形缓冲区里，CPU只需要每隔一段时间来处理一次批量数据。

这里有个细节要注意：外设到内存传输时，外设地址固定，内存地址递增。跟内存到外设正好相反。很多新手在这里搞混，配置反了导致数据全部写到同一个地址。

传输类型	源地址	目标地址	典型场景
内存→内存	递增	递增	数据拷贝、缓冲区搬运
内存→外设	递增	固定	SPI发送、UART发送、DAC输出
外设→内存	固定	递增	ADC采集、UART接收、I2S录音
外设→外设	固定	固定	SPI→GPIO、定时器→PWM

3.4 外设到外设传输（Peripheral-to-Peripheral）

这种类型用得相对少一些，但某些场景下非常有用。外设到外设传输，数据不经过内存，直接从源外设的数据寄存器搬到目标外设的数据寄存器。

举个例子：一个SPI从设备接收数据，然后立即通过GPIO输出。传统做法是：SPI接收中断→CPU读SPI数据→CPU写GPIO寄存器。用DMA外设到外设传输，可以直接把SPI的数据寄存器映射到GPIO的输出寄存器，数据一来就自动输出，延迟极低。

为什么会需要外设到外设传输？说白了就是追求极致的低延迟。比如在高速数据采集系统中，ADC采样结果需要立即触发DAC输出，中间不能有CPU参与。用DMA外设到外设传输，延迟可以控制在几个时钟周期内。

// 外设到外设传输的伪代码配置
// 源：SPI数据寄存器（地址固定）
// 目标：GPIO输出寄存器（地址固定）
struct dma_slave_config config = {
    .direction = DMA_DEV_TO_DEV,
    .src_addr = SPI_DR_ADDR,      // 源外设地址
    .dst_addr = GPIO_ODR_ADDR,    // 目标外设地址
    .src_addr_width = DMA_SLAVE_BUSWIDTH_2_BYTES,
    .dst_addr_width = DMA_SLAVE_BUSWIDTH_2_BYTES,
    .src_maxburst = 1,
    .dst_maxburst = 1,
};

// 注意：源地址和目标地址都固定，不递增
tx = dmaengine_prep_slave_sg(chan, &sgl, 1, DMA_DEV_TO_DEV, DMA_PREP_INTERRUPT);

3.5 四种类型的对比与选择

好了，四种类型都讲完了。咱们来总结一下怎么选：

• 内存到内存：适合大数据量的内存拷贝，比如图像缓冲区搬运、协议栈数据包拷贝。CPU能解放出来做其他事。
• 内存到外设：适合需要批量输出数据的场景，比如音频播放、波形输出、批量发送。配合FIFO效果更佳。
• 外设到内存：适合需要批量采集数据的场景，比如多通道ADC、高速UART接收。环形缓冲区是标配。
• 外设到外设：适合需要极低延迟的数据转发场景，比如ADC→DAC直通、SPI→GPIO直通。硬件支持是关键。

嗯，这四种类型就讲到这里。下一章咱们聊聊DMA的链式传输和循环传输模式，那又是另一番天地了。