DMA（Direct Memory Access）

即直接存储访问，DMA传输方式无需CPU直接控制传输，通过硬件为RAM、I/O设备开辟一条直接传输数据的通路，能使CPU的效率大为提高。

学了这么多驱动，不难退出DMA的编写套路：

1）注册DMA中断，分配缓冲区

2）注册字符设备，并提供文件操作集合fops

-> 2.1）file_operations里设置DMA硬件相关操作，来启动DMA

由于我们是用字符设备的测试方式测试的，而本例子只是用两个地址之间的拷贝来演示DMA的作用，所以采用字符设备方式编写

1、驱动编写之前，先来讲如何分配释放缓冲区、DMA相关寄存器、使用DMA中断

1.1 在linux中，分配释放DMA缓冲区，常用以下几个函数

1）dma_alloc_writecombine()函数：

/* 该函数只禁止cache缓冲，保持写缓冲区，也就是对注册的物理区写入数据，也会更新到对应的虚拟缓冲区上 */

void *dma_alloc_writecombine(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)

//分配DMA缓存区

//返回值为：申请到的DMA缓冲区的虚拟地址，若为NULL，表示分配失败，需要释放，避免内存泄漏

//参数如下：

//*dev：指针，这里填0，表示这个申请的缓冲区里没有内容

//size：分配的地址大小（字节单位）

//*handle：申请到的物理起始地址

//gfp：分配出来的内存参数，标志定义在，常用标志如下：

//GFP_ATOMIC 用来从中断处理和进程上下文之外的其他代码中分配内存，从不休眠

//GFP_KERNEL 内核内存的正常分配，可能睡眠

//GFP_USER 用来为用户空间页来分配内存；它可能睡眠

2）dma_alloc_coherent()函数：

/*该函数禁止cache缓存以及禁止写入缓冲区,从而使CPU读写的地址和DMA读写的地址内容一致*/

void * dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp);

//分配DMA缓存区,返回值和参数和上面的函数一直

3）dma_free_writecombine()函数：

dma_free_writecombine(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr, dma_addr_t handle); //释放DMA缓存，与dma_alloc_writecombine()对应

//size:释放长度

//cpu_addr:虚拟地址,

//handle:物理地址

4）dma_free_coherent()函数：

dma_free_coherent(struct device *dev, size_t size, void *cpu_addr, dma_addr_t handle) //释放DMA缓存，与dma_alloc_coherent ()对应

//size:释放长度

//cpu_addr:虚拟地址,

//handle:物理地址

（PS：dma_free_writecombine()其实就是dma_free_coherent()，只不过是用了#define重命名而已。）

而我们之前用的内存分配kmalloc()函数，是不能用在DMA上，因为分配出来的内存可能在物理地址上不连续的，因为DMA没有那么智能，不知道一会跑去那里，一会跑去那里。

1.2 那么2440开发板如何来启动DMA，先来看一下2440的DMA寄存器

（PS：实际这些DMA相关的寄存器，在linux内核中三星公司已封装好了，可以直接调用，不过非常麻烦，还不如直接设置寄存器，可以参考：/zixunimg/eeworldimg/blog.csdn.net/mirkerson/article/details/6632273）

1.2.1 2440支持4个通道的DMA控制器

其中4个DMA外设请求源，如下图所示（通过DCONn寄存器的[26:24]来设置）

（PS：如果请求源是在系统总线上的，就只需要设置DCONn寄存器的[23]=0即可）

1.2.2 且每个通道都可以处理以下4种情况

1）源和目标都在系统总线上（比如：两个物理内存地址）

2）当目标在外设总线上时，源在系统总线上（外设指：串口，定时器，I2C，I2S等）

3）当目标在系统总线上时，源在外设总线上

4）源和目标都在外设总线上

1.2.3 DMA有两种工作模式（通过DCONn寄存器的[31]来设置）

查询模式：

当DMA请求XnXDREQ为低电平时，则DMA会一直传输数据，直到DMA请求拉高，才停止

握手模式：

当DMA请求XnXDREQ有下降沿触发时，则DMA会传输一次数据

1.2.4 DMA有两种传输模式（通过DCONn寄存器的[28]来设置）

单元传输：

指传输过程中，每执行一次，则读1次，写1次（如上图所示）

突发4传输：

指传输过程中，每执行一次，则读4次，然后写4次（如下图所示）

1.2.5 2440中的DMA寄存器如下图所示：

共有4个通道的寄存器，且每个通道的寄存器内容都一致，所以我们以DMA通道0为例：

1）DISR0 初始源寄存器（DMA Initial Source Register）

bit[30:0]：存放DMA源的基地址（物理地址）

2）DISRCC0 初始源控制寄存器（DMA Initial Source Control Register）

bit[1]：源位置选择， 0：源在系统总线上 1：源在外设总线上

bit[0]：源地址增加的选择，0：传输时，源地址自动增加 1：源地址固定

3）DIDST0 初始目标寄存器（DMA Initial Destination Register）

bit[30:0]：设置DMA目的的基地址（物理地址）

4）DIDSTC0 初始目标控制寄存器（DMA Initial Destination Control Register）

bit[2]：中断时间选择， 0：当DMA传输计数=0，立即发生中断 1：执行完自动加载后再发送中断（也就是计数为0，然后重新加载计数值）

bit[1]：目的位置选择， 0：目的在系统总线上 1：目的在外设总线上

bit[0]：目的地址选择， 0：传输时目的地址自动增加 1：目的地址固定

5）DCON0 控制寄存器（DMA Control Register）

bit[31]：工作模式选择，0：查询模式 1：握手模式（当源出于外设时，尽量选择握手模式）

bit[30]：中断请求(DREQ)/中断回应(DACK)的同步时钟选择，0:PCLK同步 1:HCLK同步

（PS：如果有设备在HCLK上，该为应当设为1，比如：（SDRAM）内存数组，反之当这些设备在PCLK上，应当设为0，比如：ADC，IIS，I2C，UART）

bit[29]：DMA传输计数中断使能/禁止 0：禁止中断 1：当传输完成后，产生中断

bit[28]：传输模式选择， 0：单元传输 1：突发4传输

bit[27]：传输服务模式

0：单服务模式，比如：有2个DMA请求，它们会被顺序执行一次（单元传输/突发4传输）后停止，然后知道下一次DMA请求，再重新开始另一次循环。

1：全服务模式，指DMA若有请求，则会占用DMA总线，一直传输，期间若有其他DMA请求，只有等待传输计数TC为0，才会执行其他DMA请求

bit[26:24]：DMA外设请求源选择（我们是用软件触发，没有用到）

bit[23]：软件/硬件请求源选择， 0：软件请求 1：硬件请求（还需要设置[26:24]来选择外设源）

bit[22]：重新加载开关选项，不需要，为0即可

bit[21:20]：传输数据大小，为了简单，一个字节（8位）即可

bit[19:0]：设置DMA传输的计数TC（BUF_SIZE 2k大小）

6）DSTAT0 状态寄存器（DMA Status Register）

bit[21:20]：DMA状态，00:空闲，01：忙

bit[19:0]：传输计数当前值CURR_TC 为0表示传输结束

7）DCSRC0 当前源寄存器（DMA Current Source Register）

bit[30:0]：存放DMA当前的源基地址

8）DCDST0 当前目标寄存器（Current Destination Register）

bit[30:0]：存放DMA当前的目的基地址

9）DMASKTRIG0 触发屏蔽寄存器

bit[2]：停止STOP 该为写1，立刻停止DMA当前的传输

bit[1]：DMA通道使能 0:关闭DMA的通道0（禁止DMA请求） 1:开启DMA的通道0（开启DMA请求）

bit[0]：软件请求触发 1：表示启动一次软件请求DMA，只有DCONn[23]=0和DMASKTRIGn[1]=1才有效，DMA传输时，该位自动清0

1.3 接下来就开始讲linux注册DMA中断

首先，DMA的每个通道只能只有一个源->目的，所以输入命令cat /proc/interrupts，找到DMA3中断未被使用

所以在linux中使用：

request_irq(IRQ_DMA3, s3c_dma_irq, NULL, "s3c_dma", 1);// s3c_dma_irq:中断服务函数,这里注册DMA3中断服务函数

//NULL:中断产生类型, 不需要,所以填NULL

//1:表示中断时,传入中断函数的参数,本节不需要所以填1,切记不能填0,否则注册失败

2、接下来，我们便来写一个DMA的字符设备驱动

步骤如下：

1）注册DMA中断，分配两个DMA缓冲区（源、目的）

2）注册字符设备，并提供文件操作集合fops

2.1）通过ioctl的cmd来判断是使用DMA启动两个地址之间的拷贝，还是直接两个地址之间的拷贝

2.2）若是DMA启动，则设置DMA的相关硬件，并启动DMA传输

2.1 所以，驱动代码如下所示：dma.c

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define MEM_CPY_NO_DMA 0 //复制内存不使用DMA

#define MEM_CPY_DMA 1 //复制内存使用DMA

#define BUF_SIZE (512*1024) //大小512k

//DMA各通道的起始地址

#define DMA0_BASE_ADDR 0x4B000000

#define DMA1_BASE_ADDR 0x4B000040

#define DMA2_BASE_ADDR 0x4B000080

#define DMA3_BASE_ADDR 0x4B0000C0

//DMA通道寄存器