Это должно быть возможно, поскольку в Справочном руководстве указано, что контроллер DMA поддерживает передачу данных с периферии на периферию. Но там не сказано, как именно это должно быть настроено, поэтому я просто немного угадаю.
Используйте запрос 6 канала DMA 3, это запрос I2C1_RX. Настройте его на выполнение 8-битной циклической передачи от периферии к памяти, не увеличивайте ни адрес периферии, ни адрес памяти, адрес периферии - это регистр приема I2C, адрес памяти - это регистр данных передачи UART .
Убедитесь, что UART может передавать быстрее, когда I2C принимает. I2C требуется 9 бит для передачи байта, UART требуется 10 бит, учитывайте это при выборе битрейта. I2C @ 100 кГц и UART @ 115200 Бод должно быть в порядке.