Marvell-linux研究—dma.c源代码分析

Marvell-linux研究—dma.c源代码分析

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作者联系方式：李先静 <xianjimli at hotmail dot com>

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由于在传输大块数据的过程中无须CPU干预(当然在开始、出错和结束时仍然需要)，所以与轮询和中断相比，DMA传输效率要高得多。另外，Marvell平台上提供了所谓的memory switch，总线有更高的利用率，DMA就更能显出它的优势了。

下面我们看看mach-pxa/dma.c中的代码：

31 static struct dma_channel { 32 char *name; 33 void (*irq_handler)(int, void *, struct pt_regs *); 34 void *data; 35 } dma_channels[PXA_DMA_CHANNELS];

该结构用于保存已注册的DMA中断处理函数，成员name表示该通道的名称，它只是起说明的作用，没有什么实际用途。成员irq_handler是所注册的中断处理函数，当该通道发生中断时，该函数被调用。成员data是中断处理函数irq_handler的调用上下文，当中断处理函数被调用时，其作为第二个参数传入。

38 int pxa_request_dma (char *name, pxa_dma_prio prio, 39 void (*irq_handler)(int, void *, struct pt_regs *), 40 void *data) 41 { 42 unsigned long flags; 43 int i, found = 0; 44 45 /* basic sanity checks */ 46 if (!name || !irq_handler) 47 return -EINVAL; 48 49 local_irq_save(flags); 50 51 /* try grabbing a DMA channel with the requested priority */ 52 for (i = prio; i < prio + PXA_DMA_NBCH(prio); i++) { 53 if (!dma_channels[i].name) { 54 found = 1; 55 break; 56 } 57 } 58 59 if (!found) { 60 /* requested prio group is full, try hier priorities */ 61 for (i = prio-1; i >= 0; i--) { 62 if (!dma_channels[i].name) { 63 found = 1; 64 break; 65 } 66 } 67 } 68 69 if (found) { 70 DCSR(i) = DCSR_STARTINTR|DCSR_ENDINTR|DCSR_BUSERR; 71 dma_channels[i].name = name; 72 dma_channels[i].irq_handler = irq_handler; 73 dma_channels[i].data = data; 74 } else { 75 printk (KERN_WARNING "No more available DMA channels for %s/n", name); 76 i = -ENODEV; 77 } 78 79 local_irq_restore(flags); 80 return i; 81 }

注册一个DMA通道，其参数有名称、优先级、中断处理函数和中断处理函数的调用上下文。

这里的优先级和开发手册中所说的略有差别，在开发手册中(.1)里说，从硬件的角度，优先级分为四等，0等优先级最高，3等优先级最低。在代码中，优先级只分为高中低三等，高优先级和中优先级的通道数为8个，低优先级的通道数为16个。

在dma_channels数组中，按优先级从高到低排列，在注册时，先看在所请求的优先级中是否有空位，如果有，就使用该空位，如果没有，就从更高优先级中去找，直到找一个空位，或者发现没有空位可用，则中断循环。

如果找到合适的空位，则重置该通道的状态。和我们前面几次分析中所提到的一样，70行中的代码并非是要设置DCSR_STARTINTR|DCSR_ENDINTR|DCSR_BUSERR几个位域，而是在对应的位域上写1去清除它。

83 void pxa_free_dma (int dma_ch) 84 { 85 unsigned long flags; 86 87 if (!dma_channels[dma_ch].name) { 88 printk (KERN_CRIT 89 "%s: trying to free channel %d which is already freed/n", 90 __FUNCTION__, dma_ch); 91 return; 92 } 93 94 local_irq_save(flags); 95 DCSR(dma_ch) = DCSR_STARTINTR|DCSR_ENDINTR|DCSR_BUSERR; 96 dma_channels[dma_ch].name = NULL; 97 local_irq_restore(flags); 98 }

该函数用于注销DMA通道，它重置对应的DCSR寄存器，并把name置空。

100 static irqreturn_t dma_irq_handler(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs) 101 { 102 int i, dint = DINT; 103 104 for (i = 0; i < PXA_DMA_CHANNELS; i++) { 105 if (dint & (1 << i)) { 106 struct dma_channel *channel = &dma_channels[i]; 107 if (channel->name && channel->irq_handler) { 108 channel->irq_handler(i, channel->data, regs); 109 } else { 110 /* 111 * IRQ for an unregistered DMA channel: 112 * let's clear the interrupts and disable it. 113 */ 114 printk (KERN_WARNING "spurious IRQ for DMA channel %d/n", i); 115 DCSR(i) = DCSR_STARTINTR|DCSR_ENDINTR|DCSR_BUSERR; 116 } 117 } 118 } 119 return IRQ_HANDLED; 120 }

该函数是DMA中断处理函数的总入口，它在一个循环中检查所有DMA通道，如果对应通道发生中断，而且有人注册了该通道，它则调用注册的中断处理函数。如果没有人注册该通道，它就重置对应的DCSR寄存器。

123 void mhn_init_dmac(void) 124 { 125 int i; 126 127 for (i = 0; i < PXA_DMA_CHANNELS; i++) { 128 /* clear all write-1-to-clear bits */ 129 DCSR(i) |= (DCSR_BUSERR | DCSR_STARTINTR | DCSR_ENDINTR | 130 DCSR_RASINTR | DCSR_EORINTR); 131 DCSR(i) = 0x0; 132 } 133 134 DINT = 0; 135 136 /* clear DRCMR0 ~ DRCMR63 */ 137 for (i = 0; i < 64; i++) 138 DRCMR(i) = 0x0; 139 140 /* clear DRCMR64 ~ DRCMR99 */ 141 for (i = 0; i < 36; i++) 142 *((volatile uint32_t *)&DRCMR64 + i) = 0x0; 143 144 /* clear all the 32 DMA descriptors */ 145 for (i = 0; i < 32 * 4; i++) 146 *((volatile uint32_t *)&DDADR0 + i) = 0x0; 147 }

该函数初始化所有通道的DMA寄存器，比如DCSR、DINT、DRCMR和DDADR等。

150 static int __init pxa_dma_init (void) 151 { 152 int ret; 153 154 ret = request_irq (IRQ_DMA, dma_irq_handler, 0, "DMA", NULL); 155 if (ret) 156 printk (KERN_CRIT "Wow! Can't register IRQ for DMA/n"); 157 return ret; 158 }

初始化DMA，向系统注册一个中断处理函数。

补充说明几点：

1. ARM平台对DMA操作做了一次抽象，它让DMA操作可以独立于具体硬件平台，这样驱动程序具有更好的可移植性，但不清楚什么原因，marvell的DMA实现并没有按照这个标准的方式去做。ARM对DMA的抽象如下：

struct dma_ops { int (*request)(dmach_t, dma_t *); /* optional */ void (*free)(dmach_t, dma_t *); /* optional */ void (*enable)(dmach_t, dma_t *); /* mandatory */ void (*disable)(dmach_t, dma_t *); /* mandatory */ int (*residue)(dmach_t, dma_t *); /* optional */ int (*setspeed)(dmach_t, dma_t *, int); /* optional */ char *type; }; struct dma_struct { struct scatterlist buf; /* single DMA */ int sgcount; /* number of DMA SG */ struct scatterlist *sg; /* DMA Scatter-Gather List */ unsigned int active:1; /* Transfer active */ unsigned int invalid:1; /* Address/Count changed */ unsigned int using_sg:1; /* using scatter list? */ dmamode_t dma_mode; /* DMA mode */ int speed; /* DMA speed */ unsigned int lock; /* Device is allocated */ const char *device_id; /* Device name */ unsigned int dma_base; /* Controller base address */ int dma_irq; /* Controller IRQ */ struct scatterlist cur_sg; /* Current controller buffer */ unsigned int state; struct dma_ops *d_ops; };

2. 前面的代码没有涉及DMA的使用方法，这里我们看一段串口中代码，以补其不足。

672 static void pxa_uart_receive_dma_start(struct uart_pxa_port *up) 673 { 674 dbg("enter"); 675 DCSR(up->rxdma) = DCSR_NODESC;// | DCSR_EORSTOPEN | DCSR_EORIRQEN; 676 DSADR(up->rxdma) = up->port.mapbase; 677 DTADR(up->rxdma) = up->rxdma_addr_phys; 678 DCMD(up->rxdma) = DCMD_INCTRGADDR | DCMD_FLOWSRC | DCMD_ENDIRQEN | DCMD_WIDTH1 | DCMD_BURST16 | DMA_BLOCK; 679 DCSR(up->rxdma) |= DCSR_RUN; 680 dbg("exit"); 681 }

675在marvell平台上，DMA有两种工作方式，一种可以传输多个不连续地址的buffer，称之为描述符方式传输。另外一种一次只能传输一个buffer，称为非描述符方式。这里设置为非描述符方式。

676 设置源地址，其为串口的FIFO。

677 设置目标地址，其为物理内存地址。

678 设置命令寄存器。目标地址是内存，所以要加上DCMD_INCTRGADDR标志要求自动增加目标地址。而源地址是FIFO不需要显式的改变地址，所以不需要设置DCMD_INCSRCADDR标志。目标地址是内存，所以无需要流控。而源地址是FIFO，所以要设置源端流控DCMD_FLOWSRC标志。DCMD_ENDIRQEN标志允许传输完成时发现中断，DCMD_WIDTH1指明一个字节宽度，DCMD_BURST16指明一次传输16个字节，DMA_BLOCK指明传输数据的长度。

679 启动传输。

951 if (0 == up->rxdma) { 952 up->rxdma = 953 pxa_request_dma(up->name, DMA_PRIO_LOW, pxa_uart_receive_dma, up); 954 if (up->rxdma < 0) 955 goto out; 956 } 971 if (NULL == up->rxdma_addr) { 972 up->rxdma_addr = dma_alloc_coherent(NULL, DMA_BLOCK, &up->rxdma_addr_phys, GFP_KERNEL); 973 if (!up->rxdma_addr) 974 goto rxdma_err_alloc; 975 }

951-956 注册DMA通道，pxa_uart_receive_dma为中断处理函数。

971-975 分配用于DMA传输的内存。

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