学习笔记 --- S3C2440 DMA操作原理

DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种不经过CPU而直接从内存存取数据的数据交换模式。在需要进行大量数据交换的场合，用好DMA，可以大大提高系统的性能，因为DMA操作几乎不占用CPU资源。s3c2440提供了4个通道的DMA

每个DMA通道能处理下面四种情况的数据传输：

（1）源器件和目的器件都在系统总线 APB

（2）源器件在系统总线，目的器件在外设总线

（3）源器件在外设总线，目的器件在系统总线

（4）源器件和目的器件都在外设总线 AHB

下面的DMA驱动程序使用的是第四种，内存属于AHB总线上的，我们打算在内存中开辟两个连续空间，分别作为源和目的。我们用两个方法将源中的数据写到目的中，一种方法是让cpu去做，另外一种方法是让DMA去做：

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#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)

 {

                //这是非DMA模式

  case MEM_CPY_NO_DMA :

  {

   for (i = 0; i < BUF_SIZE; i++)

    dst[i] = src[i];  //CPU直接将源拷贝到目的

   if (memcmp(src, dst, BUF_SIZE) == 0)

   {

    printk("MEM_CPY_NO_DMA OKn");

   }

   else

   {

    printk("MEM_CPY_DMA ERRORn");

   }

   break;

  }

                //这是DMA模式

  case MEM_CPY_DMA :

  {

   ev_dma = 0;

   /* 把源,目的,长度告诉DMA */

                        /* 关于下面寄存器的具体情况，我们在注释3里面来详细讲一下 */

   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);  /* AHP总线同步，使能中断,全速传输（BIT27）,软件触发（BIT23）, */

   /* 启动DMA */

   dma_regs->dmasktrig  = (1<<1) | (1<<0);  //打开通道，软件启动

   /* 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 OKn");

   }

   else

   {

    printk("MEM_CPY_DMA ERRORn");

   }

   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)

{

         /* 这里注册一个中断，当DMA数据传输完毕之后会发生此中断 */

 if (request_irq(IRQ_DMA3, s3c_dma_irq, 0, "s3c_dma", 1))

 {

  printk("can't request_irq for DMAn");

  return -EBUSY;

 }

 /* 分配SRC, DST对应的缓冲区：之前我们知道在内核中开辟空间可以用kmalloc函数，这里却用了dma_alloc_writecombine，这是为什么呢？这是因为kmalloc开辟的空间其逻辑地址虽然是连续的，但是其实际的物理地址可能不是连续的。而DMA传输数据时，要求物理地址是连续的，dma_alloc_writecombine就满足这一点，这个函数的原型是：dma_alloc_writecombine(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)其中size代表开辟的空间的大小，handle代表开辟的空间的物理地址，返回值是开辟的空间的逻辑地址*/

 src = dma_alloc_writecombine(NULL, BUF_SIZE, &src_phys, GFP_KERNEL);//源

 if (NULL == src)

 {

  printk("can't alloc buffer for srcn");

  free_irq(IRQ_DMA3, 1);

  return -ENOMEM;

 }

 dst = dma_alloc_writecombine(NULL, BUF_SIZE, &dst_phys, GFP_KERNEL);//目的

 if (NULL == dst)

 {

  free_irq(IRQ_DMA3, 1);

  dma_free_writecombine(NULL, BUF_SIZE, src, src_phys);

  printk("can't alloc buffer for dstn");

  return -ENOMEM;

 }

 major = register_chrdev(0, "s3c_dma", &dma_fops);//注册字符设备

 /* 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));//这边是将DMA控制寄存器映射到内核空间

 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");

测试程序：

#include

#include

#include

#include

#include

#include

/* ./dma_test nodma

 * ./dma_test dma

 */

#define MEM_CPY_NO_DMA  0

#define MEM_CPY_DMA     1

void print_usage(char *name)

{

 printf("Usage:n");

 printf("%s n", name);

}

int main(int argc, char **argv)

{

 int fd;

  if (argc != 2)

 {

  print_usage(argv[0]);

  return -1;

 }

 fd = open("/dev/dma", O_RDWR);

 if (fd < 0)

 {

  printf("can't open /dev/dman");

  return -1;

 }

 if (strcmp(argv[1], "nodma") == 0)

 {

  while (1)

  {

   ioctl(fd, MEM_CPY_NO_DMA);

  }

 }

 else if (strcmp(argv[1], "dma") == 0)

 {

  while (1)

  {

   ioctl(fd, MEM_CPY_DMA);

  }

 }

 else

 {

  print_usage(argv[0]);

  return -1;

 }

 return 0;  

}

测试方法：

# insmod dma.ko      //加载驱动

# cat /proc/interrupts //查看中断

           CPU0

 30:      52318         s3c  S3C2410 Timer Tick

 33:          0         s3c  s3c-mci

 34:          0         s3c  I2SSDI

 35:          0         s3c  I2SSDO

 36:          0         s3c  s3c_dma

 37:         12         s3c  s3c-mci

 42:          0         s3c  ohci_hcd:usb1

 43:          0         s3c  s3c2440-i2c

 51:       2725     s3c-ext  eth0

 60:          0     s3c-ext  s3c-mci

 70:         97   s3c-uart0  s3c2440-uart

 71:        100   s3c-uart0  s3c2440-uart

 83:          0           -  s3c2410-wdt

Err:          0

# ls /dev/dma     //查看设备

/dev/dma

# ./dmatest       //如此就会打印用法

Usage:

./dmatest

# ./dmatest dma     //以DMA方式拷贝，CPU可以做其他事情

MEM_CPY_DMA OK

MEM_CPY_DMA OK

MEM_CPY_DMA OK

MEM_CPY_DMA OK

MEM_CPY_DMA OK

MEM_CPY_DMA OK

MEM_CPY_DMA OK

# ./dmatest nodma     //CPU拷贝，各种竞争CPU

MEM_CPY_NO_DMA

MEM_CPY_NO_DMA

MEM_CPY_NO_DMA

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熟悉了DMA与寄存器配置后， 下面来看下裸奔S3C2440的时候如何使用DMA来播放音频:

转自：http://blog.csdn.net/zhaocj/article/details/5583935

下面我们就用DMA的方式来实现音频的播放。由于是用DMA的方式，因此在播放的过程中不占用系统资源，我们可以很容易的实现声音的各种操作而丝毫不影响播放的效果，如音量的提高和降低、静音、暂停等。在这里，还需要强调一点，利用DMA传输数据，一次最多可以传输的字节大小为：DSZ×TSZ×TC，DSZ表示的是数据大小（字节、半字还是字，即是1、2还是4），TSZ表示的是传输大小（单元传输还是突发传输，即1还是4），TC表示传输计数值（即寄存器DCONn的低20位存放的数据），因此如果需要传输的字节大小超出了这三个参数乘积的大小，则还要进一步处理，在我们给出的程序中，我们就考虑了这方面的问题。下面就是具体的程序，其中我们是利用UART来实现音频信号的播出、停止、暂停、静音、音量的提高和降低的。

……   ……

//一段纯音频数据数组

unsigned char music[] = {

0xF9, 0xFF, 0xF5, 0xFF, 0xF8, 0xFF, 0xF8, 0xFF, 0xF6, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xF5, 0xFF, 0xF9, 0xFF,

0xF6, 0xFF, 0xF6, 0xFF, 0xFA, 0xFF, 0xFD, 0xFF, 0xFA, 0xFF, 0xFA, 0xFF, 0xF7, 0xFF, 0xF6, 0xFF,

……   ……

}；

int result;

int remainder;

char flag;

char cmd;

char play_state;

void __irq uartISR(void)

{

       char ch;

       rSUBSRCPND |= 0x1;

       rSRCPND |= 0x1<<28;

       rINTPND |= 0x1<<28;

       ch=rURXH0;

       switch(ch)

       {