STM32F103 “BluePill” 上的 DMA 原理与实践

摘要：本文深入浅出地介绍什么是 DMA（直接存储器访问），它的核心原理、硬件架构，以及在 STM32F103（BluePill）上常见的几种使用场景（ADC、UART、内存拷贝等）。通过对比 CPU 轮询、中断、DMA 三种方式的数据搬运效率，结合寄存器级和 HAL 库示例代码，并附带性能测试与优化建议，帮助你在实际项目中高效地利用 DMA 降低 CPU 占用、提高实时性。

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目录

1. 引言

2. DMA 基础概念

3. STM32F1 系列的 DMA 控制器架构

4. DMA 工作流程详解

5. DMA 常见模式

6. DMA 与 UART 串口通信

7. DMA 与 ADC 数据采集

8. 内存到内存拷贝：DMA 也能做 memcpy

9. 在 BluePill 上使用寄存器级配置 DMA

10. 用 STM32CubeMX 和 HAL 库更省心地用 DMA

11. 性能对比与注意事项

12. 优化建议

13. 总结与展望

14. 参考文献

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1. 引言

在嵌入式系统中，外设与内存之间经常需要搬运大量数据——比如 ADC 连续采样、UART 收发大块报文、DMA 做内存拷贝等。如果全部依赖 CPU 轮询或中断，会带来：

• CPU 占用高：处理每个字节都要打断或忙等。

• 实时性差：大量中断可能导致其他关键任务丢帧。

• 效率低下：总线利用率不佳。

STM32 家族片上集成的 DMA 控制器，可在不干扰 CPU 的情况下直接在内存和外设间搬运数据。正确使用 DMA，能将数据搬运任务交给专用硬件，CPU 只需“下达命令、收尾处理”，极大提高系统整体效率。本篇文章围绕 STM32F103（也就是常见的 “BluePill”）展开，既有底层原理，又有寄存器级、HAL 库两套实战示例，帮助你快速上手。

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2. DMA 基础概念

• DMA 控制器：片上独立模块，具有多个“通道”（Channel）或“流”（Stream）用于管理不同搬运任务。

• 通道 Channel：用户配置源地址、目标地址、数据长度、传输方向、地址自增模式、中断使能等。每个通道相当于一条搬运“管道”。

• DMA 请求：外设（如 UART、ADC、SPI）在准备好数据或空闲可写时，会给出硬件信号，触发 DMA 从源到目标的一次搬运。

• 总线主控权（Bus Master）：DMA 控制器可暂时接管系统总线，直接访问内存和外设寄存器，无需 CPU 干预。

优势

• 零 CPU 干预&#