SylixOS DMA子系统之一

Posted 2020-09-23

1. DMA子系统简介

1.1      DMA简介。

DMA的英文拼写是“DirectMemory Access”，是一种数据不经过CPU处理，直接由DMA控制器从一块物理内存搬运到另一块物理内存的数据交换模式。在DMA模式下，CPU只须向DMA控制器下达指令，让DMA控制器来处理数据的传送，数据传送完毕再把信息反馈给CPU，这样就很大程度上减轻了CPU资源占有率，可以大大节省系统资源。

 

2. DMA设备驱动模型

2.1      DMA驱动模型简介

SylixOS中的DMA架构位于“libsylixos/SylixOS/system/device/dma/”下,DMA驱动多用于外设驱动或总线驱动中。主要功能是从一块物理地址向另一块物理地址搬运数据。本文以mini2440的通用DMA驱动为例。

DMA设备库对DMA设备进行了封装，设备驱动仅需要提供初始化函数和回调函数即可。

在注册DMA设备驱动之前，需要先安装DMA设备库，其原型如程序清单 21：

程序清单21

#include <SylixOS.h> INT    API_DmaDrvInstall (UINT               uiChannel,                          PLW_DMA_FUNCS  pdmafuncs,                          size_t               stMaxDataBytes)

函数API_DmaDrvInstall原型分析：

l 此函数执行成功返回PLW_DMA_FUNCS的地址。

DMA设备需要调用dmaGetFuncs函数绑定驱动并创建设备，其函数原型如程序清单 22:

 

程序清单22

#include <SylixOS.h> PLW_DMA_FUNCS  dmaGetFuncs (UINT         iChannel, ULONG   *pulMaxBytes)

函数dmaGetFuncs原型分析：

• 此函数成功返回ERROR_NONE，失败返回PX_ERROR；

• 参数iChannel：DMA通道号；

• 参数pulMaxBytes：最大传输字节数；

结构体PLW_DMA_FUNCS详细描述如程序清单 23：

程序清单23

typedefstruct 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;

结构体中包含三个需要提供给DMA设备库的操作函数，其功能分别是复位当前DMA操作、启动一次DMA传输、获得当前DMA工作状态。这三个函数的第一个传入参数都是DMA的通道号，第二个参数都是指向DMA驱动结构体的指针。

2.2      DMA回调函数

使用回调函数的目的是将DMA设备库中的结构体保存到驱动中以供缓冲区数据操作，因此在驱动结构体中需要提供三个变量以保存数据，示例如程序清单 24:

 

程序清单24

typedefstruct { …     VOID   (*DMAT_pfuncStart)(UINT      uiChannel,                               PVOID    pvArg);   /* 启动本次传输之前的回调*/         PVOID  *DMAT_pvArg;                        /* 回调函数参数          */     VOID   (*DMAT_pfuncCallback)(UINT      uiChannel,                                   PVOID    pvArg);  /* 本次传输完成后的回调函*/ … } LW_DMA_TRANSACTION;

 

2.3      DMA传输参数

在LW_DMA_TRANSACTION结构体中除了一些DMA回调函数，还有一些重要的DMA参数，实例如程序清单 25：

程序清单25

typedefstruct {     UINT8   *DMAT_pucSrcAddress;                   /*  源端缓冲区地址    */     UINT8   *DMAT_pucDestAddress;                  /*  目的端缓冲区地址  */     size_t     DMAT_stDataBytes;                     /*  传输的字节数       */     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;                     /*  外设请求端编号    */     BOOL    DMAT_bHwReqEn;                      /*  是否为外设启动传输*/     BOOL    DMAT_bHwHandshakeEn;                /*  是否使用硬件握手   *     INT      DMAT_iTransMode;                      /*   传输模式, 自定义  */     PVOID   DMAT_pvTransParam;                    /*  传输参数, 自定义   */     ULONG  DMAT_ulOption;                        /*  体系结构相关参数   */     PVOID   DMAT_pvArgStart;                      /*  启动回调参数       */     … (回调函数上小节已经单独说明) } LW_DMA_TRANSACTION; typedefLW_DMA_TRANSACTION    *PLW_DMA_TRANSACTION;

DMA 操作的是物理地址, 所以 Src和 Dest地址均为物理地址。有些系统CPU 体系构架的 CACHE 是使用虚拟地址作为索引的, 有些是使用物理地址做索引的。所以 DMA 软件层不处理任何 CACHE 相关的操作, 将这些操作留给驱动程序或应用程序完成。

2.4      DMA API函数简介

程序清单26

LW_API  INT     API_DmaDrvInstall(UINT              uiChannel,                                   PLW_DMA_FUNCS     pdmafuncs,                                   size_t            stMaxDataBytes);      /*  安装指定通道的 DMA 驱动程序 */                                   LW_API  INT     API_DmaReset(UINT   uiChannel);                       /*  复位指定的 DMA 通道         */   LW_API  INT     API_DmaJobNodeNum(UINT   uiChannel,                                       INT   *piNodeNum);                 /*  获得当前队列节点数          */   LW_API  INT     API_DmaMaxNodeNumGet(UINT   uiChannel,                                           INT   *piMaxNodeNum);          /*  获得最大队列节点数         */   LW_API  INT     API_DmaMaxNodeNumSet(UINT   uiChannel,                                          INT    iMaxNodeNum);           /*  设置最大队列节点数          */   LW_API  INT     API_DmaJobAdd(UINT                        uiChannel,                                  PLW_DMA_TRANSACTION    pdmatMsg);  /*   添加一个 DMA 传输请求     */                               LW_API  INT     API_DmaGetMaxDataBytes(UINT   uiChannel);               /*  获得一次可以传输的最大字节数*/   LW_API  INT     API_DmaFlush(UINT   uiChannel);                         /*  删除所有被延迟处理的传输请求*/   /*********************************************************************************************************   API 中断服务函数 *********************************************************************************************************/   LW_API  INT     API_DmaContext(UINT   uiChannel);                     /*  DMA 传输完成后的中断处理函数*/     #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

 

    如程序清单 26是SylixOS中内核定义的DMA模块，具体函数使用方法和调用流程在下篇文章中会做详细介绍。