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>
更新时间：2007-7-16
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：
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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];
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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。
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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 }
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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。
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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 }
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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。
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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 }
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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。
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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 }
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该函数初始化所有通道的DMA寄存器，比如DCSR、DINT、DRCMR和DDADR等。
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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 }
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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：
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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;
};
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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。
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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 }
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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。
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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 }
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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。
~~end~~