DMA 与并发安全

关键概念

核心思想：把缓冲区"借"给 DMA

理解 DMA 安全的关键，是把"缓冲区所有权"看成一根接力棒。它在 CPU 和 DMA 之间传递，同一时刻只有一方持有：

阻塞式 DMA 传输：串口发送

用 DMA 把一块缓冲区通过串口发出去，CPU 在 wait() 前可以去做别的事。注意缓冲区是 'static：

#![no_std]
#![no_main]
use panic_halt as _;
use cortex_m_rt::entry;
use stm32f4xx_hal::{pac, prelude::*, dma::{StreamsTuple, Transfer, config::DmaConfig}};

// 'static 缓冲区：活得和程序一样久，DMA 可安全持有它
static mut TX_BUF: [u8; 8] = [0; 8];

#[entry]
fn main() -> ! {
    let dp = pac::Peripherals::take().unwrap();
    let rcc = dp.RCC.constrain();
    let clocks = rcc.cfgr.freeze();

    // ...配置 USART1 的 tx + DMA2 Stream7 Channel4...(省略细节)
    let streams = StreamsTuple::new(dp.DMA2);
    let tx_stream = streams.7;

    // 取一个指向 static 缓冲区的 'static 可变引用（新版本推荐 &raw mut）
    let buf: &'static mut [u8; 8] = unsafe { &raw mut TX_BUF }.as_mut().unwrap();
    buf.copy_from_slice(b"hello\r\n\0");

    // 构造 Transfer：buf、stream、外设的所有权都 move 进去
    let mut transfer = Transfer::init_memory_to_peripheral(
        tx_stream, /* usart_tx */ todo!(), buf, None,
        DmaConfig::default().memory_increment(true),
    );

    transfer.start(|_tx| {});   // 启动后台传输，CPU 可去干别的

    // buf.copy_from_slice(...);  ❌ 编译错误：buf 已被 move 进 transfer

    transfer.wait();          // 阻塞等传输完成，缓冲区所有权归还
    // 现在可以复用 buf 发下一批（wait 返回时可解构拿回）

    loop {}
}

循环模式 + 双缓冲：连续 ADC 采样

连续采样场景（音频、传感器流）用循环 DMA + 双缓冲，让 DMA 和 CPU 完全并行、永不丢样本：

// 循环模式：DMA 到末尾自动绕回，配合 CircBuffer 安全读"稳定的那一半"
use stm32f4xx_hal::dma::{Transfer, config::DmaConfig};

static mut ADC_BUF: [u16; 256] = [0; 256];  // 两半各 128

// 用 double-buffer 模式启动：DMA 在两个缓冲间自动切换
let mut transfer = Transfer::init_peripheral_to_memory(
    adc_stream, adc_periph, first_buf, Some(second_buf),
    DmaConfig::default()
        .memory_increment(true)
        .double_buffer(true)
        .transfer_complete_interrupt(true),
);
transfer.start(|adc| adc.start_conversion());

// 在 DMA 完成中断里：切到"刚写满的那块",安全处理它
// 硬件保证中断触发时，CPU 拿到的是 DMA 已经写完、当前不再触碰的缓冲

三种数据搬运方式对比