dma.c源代码分析

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 {
2  32         char *name;
3  33         void (*irq_handler)(int, void *, struct pt_regs *);
4  34         void *data;
5  35 } dma_channels[PXA_DMA_CHANNELS];
6 

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。

 1  38 int pxa_request_dma (char *name, pxa_dma_prio prio,
 2  39                          void (*irq_handler)(int, void *, struct pt_regs *),
 3  40                          void *data)
 4  41 {
 5  42         unsigned long flags;
 6  43         int i, found = 0;
 7  44 
 8  45         /* basic sanity checks */
 9  46         if (!name || !irq_handler)
10  47                 return -EINVAL;
11  48 
12  49         local_irq_save(flags);
13  50 
14  51         /* try grabbing a DMA channel with the requested priority */
15  52         for (i = prio; i < prio + PXA_DMA_NBCH(prio); i++) {
16  53                 if (!dma_channels[i].name) {
17  54                         found = 1;
18  55                         break;
19  56                 }
20  57         }
21  58 
22  59         if (!found) {
23  60                 /* requested prio group is full, try hier priorities */
24  61                 for (i = prio-1; i >= 0; i--) {
25  62                         if (!dma_channels[i].name) {
26  63                                 found = 1;
27  64                                 break;
28  65                         }
29  66                 }
30  67         }
31  68 
32  69         if (found) {
33  70                 DCSR(i) = DCSR_STARTINTR|DCSR_ENDINTR|DCSR_BUSERR;
34  71                 dma_channels[i].name = name;
35  72                 dma_channels[i].irq_handler = irq_handler;
36  73                 dma_channels[i].data = data;
37  74         } else {
38  75                 printk (KERN_WARNING "No more available DMA channels for %s\n", name);
39  76                 i = -ENODEV;
40  77         }
41  78 
42  79         local_irq_restore(flags);
43  80         return i;
44  81 }
45 

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(11.3.1.1)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。

 1  83 void pxa_free_dma (int dma_ch)
 2  84 {
 3  85         unsigned long flags;
 4  86 
 5  87         if (!dma_channels[dma_ch].name) {
 6  88                 printk (KERN_CRIT
 7  89                         "%s: trying to free channel %d which is already freed\n",
 8  90                         __FUNCTION__, dma_ch);
 9  91                 return;
10  92         }
11  93 
12  94         local_irq_save(flags);
13  95         DCSR(dma_ch) = DCSR_STARTINTR|DCSR_ENDINTR|DCSR_BUSERR;
14  96         dma_channels[dma_ch].name = NULL;
15  97         local_irq_restore(flags);
16  98 }
17 

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。

 1 100 static irqreturn_t dma_irq_handler(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
 2 101 {
 3 102         int i, dint = DINT;
 4 103 
 5 104         for (i = 0; i < PXA_DMA_CHANNELS; i++) {
 6 105                 if (dint & (1 << i)) {
 7 106                         struct dma_channel *channel = &dma_channels[i];
 8 107                         if (channel->name && channel->irq_handler) {
 9 108                                 channel->irq_handler(i, channel->data, regs);
10 109                         } else {
11 110                                 /*
12 111                                  * IRQ for an unregistered DMA channel:
13 112                                  * let's clear the interrupts and disable it.
14 113                                  */
15 114                                 printk (KERN_WARNING "spurious IRQ for DMA channel %d\n", i);
16 115                                 DCSR(i) = DCSR_STARTINTR|DCSR_ENDINTR|DCSR_BUSERR;
17 116                         }
18 117                 }
19 118         }
20 119         return IRQ_HANDLED;
21 120 }
22 

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。

 1 123 void mhn_init_dmac(void)
 2 124 {
 3 125         int i;
 4 126 
 5 127         for (i = 0; i < PXA_DMA_CHANNELS; i++) {
 6 128                 /* clear all write-1-to-clear bits */
 7 129                 DCSR(i) |= (DCSR_BUSERR | DCSR_STARTINTR | DCSR_ENDINTR |
 8 130                                 DCSR_RASINTR | DCSR_EORINTR);
 9 131                 DCSR(i) = 0x0;
10 132         }
11 133 
12 134         DINT = 0;
13 135 
14 136         /* clear DRCMR0 ~ DRCMR63 */
15 137         for (i = 0; i < 64; i++)
16 138                 DRCMR(i) = 0x0;
17 139 
18 140         /* clear DRCMR64 ~ DRCMR99 */
19 141         for (i = 0; i < 36; i++)
20 142                 *((volatile uint32_t *)&DRCMR64 + i) = 0x0;
21 143 
22 144         /* clear all the 32 DMA descriptors */
23 145         for (i = 0; i < 32 * 4; i++)
24 146                 *((volatile uint32_t *)&DDADR0 + i) = 0x0;
25 147 }
26 

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

 1 150 static int __init pxa_dma_init (void)
 2 151 {
 3 152         int ret;
 4 153 
 5 154         ret = request_irq (IRQ_DMA, dma_irq_handler, 0, "DMA", NULL);
 6 155         if (ret)
 7 156                 printk (KERN_CRIT "Wow!  Can't register IRQ for DMA\n");
 8 157         return ret;
 9 158 }
10 

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：

 

 1 struct dma_ops {
 2         int    (*request)(dmach_t, dma_t *);           /* optional */
 3         void   (*free)(dmach_t, dma_t *);              /* optional */
 4         void   (*enable)(dmach_t, dma_t *);            /* mandatory */
 5         void   (*disable)(dmach_t, dma_t *);           /* mandatory */
 6         int    (*residue)(dmach_t, dma_t *);           /* optional */
 7         int    (*setspeed)(dmach_t, dma_t *, int);        /* optional */
 8         char   *type;
 9 };
10 
11 struct dma_struct {
12         struct scatterlist buf;                /* single DMA                 */
13         int            sgcount;        /* number of DMA SG              */
14         struct scatterlist *sg;                /* DMA Scatter-Gather List    */
15 
16         unsigned int   active:1; /* Transfer active              */
17         unsigned int   invalid:1;        /* Address/Count changed       */
18         unsigned int   using_sg:1;       /* using scatter list?                */
19         dmamode_t       dma_mode;       /* DMA mode                        */
20         int            speed;          /* DMA speed                      */
21 
22         unsigned int   lock;           /* Device is allocated             */
23         const char     *device_id;     /* Device name                  */
24 
25         unsigned int   dma_base;       /* Controller base address      */
26         int            dma_irq;        /* Controller IRQ                */
27         struct scatterlist cur_sg;     /* Current controller buffer        */
28         unsigned int   state;
29 
30         struct dma_ops *d_ops;
31 };
32 

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。

 1  672 static void pxa_uart_receive_dma_start(struct uart_pxa_port *up)
 2  673 {
 3  674         dbg("enter");
 4  675         DCSR(up->rxdma)  = DCSR_NODESC;// | DCSR_EORSTOPEN | DCSR_EORIRQEN;
 5  676         DSADR(up->rxdma) = up->port.mapbase;
 6  677         DTADR(up->rxdma) = up->rxdma_addr_phys;
 7  678         DCMD(up->rxdma) = DCMD_INCTRGADDR | DCMD_FLOWSRC | DCMD_ENDIRQEN | DCMD_WIDTH1 | DCMD_BURST16 | DMA_BLOCK;
 8  679         DCSR(up->rxdma) |= DCSR_RUN;
 9  680         dbg("exit");
10  681 }
11 

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。

 

 1  951         if (0 == up->rxdma) {
 2  952                 up->rxdma =
 3  953                         pxa_request_dma(up->name, DMA_PRIO_LOW, pxa_uart_receive_dma, up);
 4  954                 if (up->rxdma < 0)
 5  955                         goto out;
 6  956         }      
 7 
 8 971         if (NULL == up->rxdma_addr) {
 9  972                 up->rxdma_addr = dma_alloc_coherent(NULL, DMA_BLOCK, &up->rxdma_addr_phys, GFP_KERNEL);
10  973                 if (!up->rxdma_addr)
11  974                         goto rxdma_err_alloc;
12  975         }    
13 

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。