DMA-DDR-CPU数据传输

1. DMA

DMA在传输存储器和I/O设备的数据时，无须CPU来控制数据的传输，直接通过DMA控制器（direct memory access controller，DMAC）完成外设与存储器之间以及存储器与存储器之间的数据高速传输。

目的：是为了减少CPU在数据传输中的负担，提升系统效率。

例如：从硬盘读取数据到内存时，DMA控制器接管数据传输任务，CPU只需发起指令，无需全程参与。
典型应用场景：高速数据传输（如磁盘I/O、网络数据包收发）、实时系统中减少CPU延迟（如音频/视频流处理）。

2. DDR

DDR 是一种内存技术,通过每个时钟周期传输两次数据（上升沿和下降沿）来提高性能.

目的：提升内存的数据传输速率和带宽，满足高性能计算需求。

例如：现代内存条（RAM）普遍采用DDR/DDR5技术（Double Data Rate，双倍数据速率）。

3. CPU

CPU（Central Processing Unit，中央处理器） 是计算机的“大脑”，负责执行程序指令、处理数据和控制其他硬件组件。它是计算机系统的核心，直接影响整体性能和功能.

4. CPU 缓存一致性问题

DDR是主存（Memory），但 CPU 并不会直接访问 DDR，而是通过缓存（Cache）进行加速：

CPU 读取数据时先看 L1/L2/L3 缓存，如果命中（Cache Hit），直接用缓存数据，速度快。如果缓存没有命中（Cache Miss），才会从 DDR 读取数据，速度慢。

CPU 写入数据时可能只是写到缓存，不会立刻写回 DDR。如果数据只是停留在缓存中，而 DMA 设备（如网卡、GPU、摄像头）直接访问 DDR，它可能读取到旧数据。

5.flush_dcache_area() vs invalidate_dcache_area()

CPU → DDR（CPU 写数据，DMA/外设读取）需要
flush_dcache_area()：写回DDR并清除缓存，确保 DMA 读取的是最新数据。

DDR → CPU（DMA/外设写入,CPU读取）需要
invalidate_dcache_area()：丢弃缓存数据，确保 CPU 读取的是 DDR 的最新数据。

6.举例说明

当 CPU 修改了数据，DMA 或外设要读取数据时

buffer[0] = 0xAA;
flush_dcache_area(buffer, sizeof(buffer));//确保 DMA 读取的是最新数据
dma_transfer(buffer);

当 DMA 或外设修改了数据，CPU 要读取数据时

dma_receive(buffer);
invalidate_dcache_area(buffer, sizeof(buffer));//确保 CPU 读取的是 DDR 的最新数据
cpu_process(buffer);

如果使用 Linux DMA API（如 dma_map_single()），这些操作会被自动处理，通常不需要手动调用 flush_dcache_area() 或 invalidate_dcache_range()。