1. DMA子系統簡介
1.1 DMA簡介。
DMA的英文拼寫是“Direct Memory Access”，是一種數據不經過CPU處理，直接由DMA控制器從一塊物理內存搬運到另一塊物理內存的數據交換模式。在DMA模式下，CPU只須向DMA控制器下達指令，讓DMA控制器來處理數據的傳送，數據傳送完畢再把信息反饋給CPU，這樣就很大程度上減輕了CPU資源佔有率，可以大大節省系統資源。
2. DMA設備驅動模型
2.1 DMA驅動模型簡介
SylixOS中的DMA架構位於“libsylixos/SylixOS/system/device/dma/”下,DMA驅動多用於外設驅動或總線驅動中。主要功能是從一塊物理地址向另一塊物理地址搬運數據。本文以mini2440的通用DMA驅動爲例。
DMA設備庫對DMA設備進行了封裝，設備驅動僅需要提供初始化函數和回調函數即可。
在註冊DMA設備驅動之前，需要先安裝DMA設備庫，其原型如程序清單 2‑1：
程序清單 2‑1
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#include <SylixOS.h> INT API_DmaDrvInstall (UINT uiChannel, PLW_DMA_FUNCS pdmafuncs, size_t stMaxDataBytes) |
函數API_DmaDrvInstall原型分析：
l 此函數執行成功返回PLW_DMA_FUNCS的地址。
DMA設備需要調用dmaGetFuncs函數綁定驅動並創建設備，其函數原型如程序清單 2‑2:
程序清單 2‑2
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#include <SylixOS.h> PLW_DMA_FUNCS dmaGetFuncs (UINT iChannel, ULONG *pulMaxBytes) |
函數dmaGetFuncs原型分析：
l 此函數成功返回ERROR_NONE，失敗返回PX_ERROR；
l 參數iChannel：DMA通道號；
l 參數pulMaxBytes：最大傳輸字節數；
結構體PLW_DMA_FUNCS 詳細描述如程序清單 2‑3：
程序清單 2‑3
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typedef struct lw_dma_funcs { VOID (*DMAF_pfuncReset)( UINT uiChannel, struct lw_dma_funcs *pdmafuncs); INT (*DMAF_pfuncTrans)( UINT uiChannel, struct lw_dma_funcs *pdmafuncs, PLW_DMA_TRANSACTION pdmatMsg); INT (*DMAF_pfuncStatus)(UINT uiChannel, Struct lw_dma_funcs *pdmafuncs); } LW_DMA_FUNCS; typedef LW_DMA_FUNCS *PLW_DMA_FUNCS; |
結構體中包含三個需要提供給DMA設備庫的操作函數，其功能分別是復位當前DMA操作、啓動一次DMA傳輸、獲得當前DMA工作狀態。這三個函數的第一個傳入參數都是DMA的通道號，第二個參數都是指向DMA驅動結構體的指針。
2.2 DMA回調函數
使用回調函數的目的是將DMA設備庫中的結構體保存到驅動中以供緩衝區數據操作，因此在驅動結構體中需要提供三個變量以保存數據，示例如程序清單 2‑4:
程序清單 2‑4
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typedef struct { … VOID (*DMAT_pfuncStart)(UINT uiChannel, PVOID pvArg); /* 啓動本次傳輸之前的回調*/
PVOID *DMAT_pvArg; /* 回調函數參數 */ VOID (*DMAT_pfuncCallback)(UINT uiChannel, PVOID pvArg); /* 本次傳輸完成後的回調函*/ … } LW_DMA_TRANSACTION; |
2.3 DMA傳輸參數
在LW_DMA_TRANSACTION結構體中除了一些DMA回調函數，還有一些重要的DMA參數，實例如程序清單 2‑5：
程序清單 2‑5
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typedef struct { UINT8 *DMAT_pucSrcAddress; /* 源端緩衝區地址 */ UINT8 *DMAT_pucDestAddress; /* 目的端緩衝區地址 */ size_t DMAT_stDataBytes; /* 傳輸的字節數 */ INT DMAT_iSrcAddrCtl; /* 源端地址方向控制 */ INT DMAT_iDestAddrCtl; /* 目的地址方向控制 */ INT DMAT_iHwReqNum; /* 外設請求端編號 */ BOOL DMAT_bHwReqEn; /* 是否爲外設啓動傳輸*/ BOOL DMAT_bHwHandshakeEn; /* 是否使用硬件握手 * INT DMAT_iTransMode; /* 傳輸模式, 自定義 */ PVOID DMAT_pvTransParam; /* 傳輸參數, 自定義 */ ULONG DMAT_ulOption; /* 體系結構相關參數 */ PVOID DMAT_pvArgStart; /* 啓動回調參數 */ … (回調函數上小節已經單獨說明) } LW_DMA_TRANSACTION; typedef LW_DMA_TRANSACTION *PLW_DMA_TRANSACTION; |
DMA 操作的是物理地址, 所以 Src 和 Dest 地址均爲物理地址。有些系統 CPU 體系構架的 CACHE 是使用虛擬地址作爲索引的, 有些是使用物理地址做索引的。所以 DMA 軟件層不處理任何 CACHE 相關的操作, 將這些操作留給驅動程序或應用程序完成。
2.4 DMA API函數簡介
程序清單 2‑6
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LW_API INT API_DmaDrvInstall(UINT uiChannel, PLW_DMA_FUNCS pdmafuncs, size_t stMaxDataBytes); /* 安裝指定通道的 DMA 驅動程序 */
LW_API INT API_DmaReset(UINT uiChannel); /* 復位指定的 DMA 通道 */
LW_API INT API_DmaJobNodeNum(UINT uiChannel, INT *piNodeNum); /* 獲得當前隊列節點數 */
LW_API INT API_DmaMaxNodeNumGet(UINT uiChannel, INT *piMaxNodeNum); /* 獲得最大隊列節點數 */
LW_API INT API_DmaMaxNodeNumSet(UINT uiChannel, INT iMaxNodeNum); /* 設置最大隊列節點數 */
LW_API INT API_DmaJobAdd(UINT uiChannel, PLW_DMA_TRANSACTION pdmatMsg); /* 添加一個 DMA 傳輸請求 */
LW_API INT API_DmaGetMaxDataBytes(UINT uiChannel); /* 獲得一次可以傳輸的最大字節數*/
LW_API INT API_DmaFlush(UINT uiChannel); /* 刪除所有被延遲處理的傳輸請求*/
/********************************************************************************************************* API 中斷服務函數 *********************************************************************************************************/
LW_API INT API_DmaContext(UINT uiChannel); /* DMA 傳輸完成後的中斷處理函數*/
#define dmaDrv API_DmaDrvInstall #define dmaReset API_DmaReset #define dmaMaxNodeNumGet API_DmaMaxNodeNumGet #define dmaMaxNodeNumSet API_DmaMaxNodeNumSet #define dmaJobAdd API_DmaJobAdd #define dmaGetMaxDataBytes API_DmaGetMaxDataBytes #define dmaFlush API_DmaFlush |
如程序清單 2‑6是SylixOS中內核定義的DMA模塊，具體函數使用方法和調用流程在下篇文章中會做詳細介紹。