目录
- 一、前言
- 二、DMA传输主体
- 三、S3c2440上的DMA
- 3.1 DMA请求源
- 3.2 DMA状态机
- 3.3 DMA请求模式
- 3.4 DMA服务模式
- 3.5 DMA传输模式
- 3.6 DMA读写数据大小
- 3.7 DMA寄存器
- 3.7.1 DCON寄存器其他几个重要位
- 四、使用DMA
- 4.1 软件触发DMA
- 4.2 硬件源触发DMA
一、前言
DMA(Direct Memory Aaccess)直接内存访问，意思是不通过CPU的干涉直接将数据从一个地址空间复制到另一个地址空间，提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。它的作用就是解决大量数据传输过度消耗CPU资源的问题。DMA节省了大量的CPU资源，使CPU专注于更加实用的操作。
二、DMA传输主体
DAM的本质就是实现数据的直接传输，即内存的某一地址空间（源）传输到内存的另一地址空间（目的）。存在四种主体之间的数据传输：
- 目的地址空间和源地址空间都在系统总线（内存到内存）。
- 源地址空间是系统总线，目的地址空间是外设总线（内存到外设）。
- 源地址空间是外设总线，目的地址空间是系统总线（外设到内存）。
- 源地址空间是外设总线，目的地址空间是外设总线（外设到外设）。
三、S3c2440上的DMA
3.1 DMA请求源
s3c2440的DMA源有两种，一是软件触发（S/W - softwore），二是硬件触发（H/W - hardwore）。对于硬件触发，S3c2440的四个DMA通道支持的请求源如下图：
nXDREQ0 and nXDREQ1可以接入外部硬件设备，由外部硬件设备触发。
3.2 DMA状态机
State-1：DMA等待DMA请求，此时DMA ACK和INT REQ（DMA中断）为0。当DMA收到DMA请求时，转到状态2。
State-2：DMA将DMA ACK设置为1，同时将从DCON[19:0]寄存器中读取数据设置CURR_TC，完成后跳转到状态3。
State3：启动子状态机来处理一次原子操作，即完成一次数据从源读出然后写到目的的操作。这时需要分单服务模式和全服务模式来讨论。在单服务模式中，子有限状态机完成一次原子操作后CURR_TC - 1，主状态机便将DMA ACK设为0，然后调回到状态1，然后等待下一次的DMA请求。而在全服务模式时，子状态机将一直运行直到CURR_TC为0，然后再将INT REQ设为1并把DMA ACK设为0，调回到状态1，等待下一次的DMA请求。
3.3 DMA请求模式
由DCON寄存器配置。DMD_HS -> DCON[31]。
- Demand Mode
当XnXDREQ有效时，即刻不断的进行数据传输，直到XnXDREQ失效时停止传输，等待下一次XnXDREQ有效。
- Handshake Mode
当XnXDREQ有效时，进行一次数据传输，这一次传输完成后，需要等待两个周期的XnXDREQ失效，如果XnXDREQ没有两个周期的失效则一直等待，只有当XnXDREQ有两个周期的失效后再次有效时才开始下一次数据传输。
3.4 DMA服务模式
由DCON寄存器配置。SERVMODE -> DCON[27]。
- Whole service
在全服务模式时，子状态机将一直运行直到CURR_TC为0，然后再将INT REQ设为1并把DMA ACK设为0，调回到状态1，等待下一次的DMA请求。
- Single service
在单服务模式中，子有限状态机完成一次原子操作后CURR_TC - 1，主状态机便将DMA ACK设为0，然后调回到状态1，然后等待下一次的DMA请求。
3.5 DMA传输模式
由DCON寄存器配置。TSZ -> DCON[28]。
- singel
一次DMA传输(State-3的子状态机)，只进行一次读/写操作。
- brust
一次DMA传输(State-3的子状态机)，进行四次读/写操作。
3.6 DMA读写数据大小
由DCON寄存器配置。DSZ -> DCON[21:20]。
一次读/写操作中，读/写多少个字节。
00 = Byte 01 = Half word
10 = Word 11 = reserved
3.7 DMA寄存器
3.7.1 DCON寄存器其他几个重要位
| DCONn | Bit | decsription |
|---|---|---|
| SYNC | [30] | 0: DREQ 和 DACK的时钟同步源为PCLK（APB clock）。1: DREQ 和 DACK的时钟同步源为HCLK（AHB clock）。 |
| INT | [29] | 使能DMA中断 |
| HWSRCSEL | [26:24] | 硬件触发DMA源 |
| SWHW_SEL | [23] | 选择软件触发还是硬件触发 |
| RELOAD | [22] | 配置当 CURR_TC为0时，是否自动再次重载 |
四、使用DMA
4.1 软件触发DMA
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/irq.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/irq.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/arch/regs-gpio.h>
#include <asm/hardware.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/dma-mapping.h>
#define MEM_CPY_NO_DMA 0
#define MEM_CPY_DMA 1
#define BUF_SIZE (512*1024)
#define DMA0_BASE_ADDR 0x4B000000
#define DMA1_BASE_ADDR 0x4B000040
#define DMA2_BASE_ADDR 0x4B000080
#define DMA3_BASE_ADDR 0x4B0000C0
struct s3c_dma_regs {
unsigned long disrc;
unsigned long disrcc;
unsigned long didst;
unsigned long didstc;
unsigned long dcon;
unsigned long dstat;
unsigned long dcsrc;
unsigned long dcdst;
unsigned long dmasktrig;
};
static int major = 0;
static char *src;
static u32 src_phys;
static char *dst;
static u32 dst_phys;
static struct class *cls;
static volatile struct s3c_dma_regs *dma_regs;
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(dma_waitq);
/* 中断事件标志, 中断服务程序将它置1，ioctl将它清0 */
static volatile int ev_dma = 0;
static int s3c_dma_ioctl(struct inode *inode, struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
int i;
memset(src, 0xAA, BUF_SIZE);
memset(dst, 0x55, BUF_SIZE);
switch (cmd)
{
case MEM_CPY_NO_DMA :
{
for (i = 0; i < BUF_SIZE; i++)
dst[i] = src[i];
if (memcmp(src, dst, BUF_SIZE) == 0)
{
printk("MEM_CPY_NO_DMA OK\n");
}
else
{
printk("MEM_CPY_DMA ERROR\n");
}
break;
}
case MEM_CPY_DMA :
{
ev_dma = 0;
/* 把源,目的,长度告诉DMA */
dma_regs->disrc = src_phys; /* 源的物理地址 */
dma_regs->disrcc = (0<<1) | (0<<0); /* 源位于AHB总线, 源地址递增 */
dma_regs->didst = dst_phys; /* 目的的物理地址 */
dma_regs->didstc = (0<<2) | (0<<1) | (0<<0); /* 目的位于AHB总线, 目的地址递增 */
dma_regs->dcon = (1<<30)|(1<<29)|(0<<28)|(1<<27)|(0<<23)|(0<<20)|(BUF_SIZE<<0); /* 使能中断,单个传输,软件触发, */
/* 启动DMA */
dma_regs->dmasktrig = (1<<1) | (1<<0);
/* 如何知道DMA什么时候完成? */
/* 休眠 */
wait_event_interruptible(dma_waitq, ev_dma);
if (memcmp(src, dst, BUF_SIZE) == 0)
{
printk("MEM_CPY_DMA OK\n");
}
else
{
printk("MEM_CPY_DMA ERROR\n");
}
break;
}
}
return 0;
}
static struct file_operations dma_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.ioctl = s3c_dma_ioctl,
};
static irqreturn_t s3c_dma_irq(int irq, void *devid)
{
/* 唤醒 */
ev_dma = 1;
wake_up_interruptible(&dma_waitq); /* 唤醒休眠的进程 */
return IRQ_HANDLED;
}
static int s3c_dma_init(void)
{
if (request_irq(IRQ_DMA3, s3c_dma_irq, 0, "s3c_dma", 1))
{
printk("can't request_irq for DMA\n");
return -EBUSY;
}
/* 分配SRC, DST对应的缓冲区 */
src = dma_alloc_writecombine(NULL, BUF_SIZE, &src_phys, GFP_KERNEL);
if (NULL == src)
{
printk("can't alloc buffer for src\n");
free_irq(IRQ_DMA3, 1);
return -ENOMEM;
}
dst = dma_alloc_writecombine(NULL, BUF_SIZE, &dst_phys, GFP_KERNEL);
if (NULL == dst)
{
free_irq(IRQ_DMA3, 1);
dma_free_writecombine(NULL, BUF_SIZE, src, src_phys);
printk("can't alloc buffer for dst\n");
return -ENOMEM;
}
major = register_chrdev(0, "s3c_dma", &dma_fops);
/* 为了自动创建设备节点 */
cls = class_create(THIS_MODULE, "s3c_dma");
class_device_create(cls, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "dma"); /* /dev/dma */
dma_regs = ioremap(DMA3_BASE_ADDR, sizeof(struct s3c_dma_regs));
return 0;
}
static void s3c_dma_exit(void)
{
iounmap(dma_regs);
class_device_destroy(cls, MKDEV(major, 0));
class_destroy(cls);
unregister_chrdev(major, "s3c_dma");
dma_free_writecombine(NULL, BUF_SIZE, src, src_phys);
dma_free_writecombine(NULL, BUF_SIZE, dst, dst_phys);
free_irq(IRQ_DMA3, 1);
}
module_init(s3c_dma_init);
module_exit(s3c_dma_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
4.2 硬件源触发DMA
参见:《Linux驱动：使用音频设备驱动框架-OSS构建音频设备驱动》
