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SylixOS DMA子系统之一

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 BEST_CC
发布于 2017/06/21 11:19
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1. DMA子系统简介

1.1      DMA简介。

DMA的英文拼写是“Direct Memory 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 2‑1:

程序清单 2‑1

#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 2‑2:

 

程序清单 2‑2

#include <SylixOS.h>

PLW_DMA_FUNCS  dmaGetFuncs (UINT        iChannel,

ULONG   *pulMaxBytes)

函数dmaGetFuncs原型分析:

l  此函数成功返回ERROR_NONE,失败返回PX_ERROR

l  参数iChannel:DMA通道号;

l  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 2‑3:

程序清单 2‑3

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;

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 2‑4:

 

程序清单 2‑4

 

typedef struct {

    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 2‑5:

程序清单 2‑5

typedef struct {

    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;

typedef LW_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 2‑6

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 2‑6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。

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