实现原理

cache API中的非缓存内存分配接口是通过内核堆或arch API接口实现的。

如果CPU没有cache则cache API应该通过宏配置去掉，即使没有去掉实际也会变成内核堆接口的调用。
如果系统没有DMA区，或arch层没有提供CACHEOP_pfuncDmaMalloc回调，则内存的分配与释放也是通过内核堆接口实现的，但cache同步接口是有效的，也是驱动层需要调用的。
如果arch层提供了CACHEOP_pfuncDmaMalloc回调，则通过回调函数实现内存的分配与释放，此时cache同步接口实际为空，也无需驱动层调用。
如果处理器的cache是一致性的，则从DATA区配内存，否则从DMA区分配内存。

arch层中CACHEOP_pfuncDmaMalloc回调函数的实现一般是API_VmmDmaAllocAlignWithFlags函数实现的，即使用DMA区内存进行分配与释放。

实现源码

内核实现源码

/*********************************************************************************************************
** 函数名称: API_CacheDmaMalloc
** 功能描述: 开辟一块非缓冲的内存
** 输　入  :
**           stBytes                       长度
** 输　出  : 开辟的空间首地址
*********************************************************************************************************/
PVOID    API_CacheDmaMalloc (size_t   stBytes)
{return  ((_G_cacheopLib.CACHEOP_pfuncDmaMalloc == LW_NULL) ?(__KHEAP_ALLOC_ALIGN(stBytes, LW_CFG_CPU_ARCH_CACHE_LINE)) :(_G_cacheopLib.CACHEOP_pfuncDmaMalloc(stBytes)));
}
/*********************************************************************************************************
** 函数名称: API_CacheDmaMallocAlign
** 功能描述: 开辟一块非缓冲的内存, 指定内存对齐关系
** 输　入  :
**           stBytes                       长度
**           stAlign                       对齐字节数
** 输　出  : 开辟的空间首地址
*********************************************************************************************************/
PVOID    API_CacheDmaMallocAlign (size_t   stBytes, size_t  stAlign)
{size_t  stAlignMax;//判定stAlign是否为2的幂次if (stAlign & (stAlign - 1)) {_ErrorHandle(EINVAL);return  (LW_NULL);}stAlignMax = (stAlign > LW_CFG_CPU_ARCH_CACHE_LINE) ? stAlign : LW_CFG_CPU_ARCH_CACHE_LINE;return  ((_G_cacheopLib.CACHEOP_pfuncDmaMallocAlign == LW_NULL) ?(__KHEAP_ALLOC_ALIGN(stBytes, stAlignMax)) :(_G_cacheopLib.CACHEOP_pfuncDmaMallocAlign(stBytes, stAlign)));
}
/*********************************************************************************************************
** 函数名称: API_CacheDmaFree
** 功能描述: 归还一块非缓冲的内存
** 输　入  :
**           pvBuf                         开辟时的首地址
** 输　出  : NONE
*********************************************************************************************************/
VOID    API_CacheDmaFree (PVOID  pvBuf)
{if (_G_cacheopLib.CACHEOP_pfuncDmaFree) {_G_cacheopLib.CACHEOP_pfuncDmaFree(pvBuf);} else {__KHEAP_FREE(pvBuf);}
}
/*********************************************************************************************************
** 函数名称: API_CacheDmaFlush
** 功能描述: DMA 区域 CACHE 将所有或者指定的数据项清空(回写入内存)
** 输　入  : pvAdrs                        虚拟地址
**           stBytes                       长度
** 输　出  : ERROR_NONE
*********************************************************************************************************/
INT    API_CacheDmaFlush (PVOID  pvAdrs, size_t  stBytes)
{return  ((_G_cacheopLib.CACHEOP_pfuncDmaMalloc == LW_NULL) ?(API_CacheFlush(DATA_CACHE, pvAdrs, stBytes)) : (ERROR_NONE));
}
/*********************************************************************************************************
** 函数名称: API_CacheDmaInvalidate
** 功能描述: DMA 区域 CACHE 使部分或全部表项无效(访问不命中)
** 输　入  : pvAdrs                        虚拟地址
**           stBytes                       长度
** 输　出  : ERROR_NONE
*********************************************************************************************************/
INT    API_CacheDmaInvalidate (PVOID  pvAdrs, size_t  stBytes)
{return  ((_G_cacheopLib.CACHEOP_pfuncDmaMalloc == LW_NULL) ?(API_CacheInvalidate(DATA_CACHE, pvAdrs, stBytes)) : (ERROR_NONE));
}
/*********************************************************************************************************
** 函数名称: API_CacheDmaClear
** 功能描述: DMA 区域 CACHE 使部分或全部清空(回写内存)并无效(访问不命中)
** 输　入  : pvAdrs                        虚拟地址
**           stBytes                       长度
** 输　出  : ERROR_NONE
*********************************************************************************************************/
INT    API_CacheDmaClear (PVOID  pvAdrs, size_t  stBytes)
{return  ((_G_cacheopLib.CACHEOP_pfuncDmaMalloc == LW_NULL) ?(API_CacheClear(DATA_CACHE, pvAdrs, stBytes)) : (ERROR_NONE));
}

arch层实现源码

以arm体系结构为例，其他体系结构类似。

#if LW_CFG_VMM_EN > 0pcacheop->CACHEOP_pfuncDmaMalloc      = API_VmmDmaAlloc;pcacheop->CACHEOP_pfuncDmaMallocAlign = API_VmmDmaAllocAlign;pcacheop->CACHEOP_pfuncDmaFree        = API_VmmDmaFree;
#endif

/*********************************************************************************************************
** 函数名称: API_VmmDmaAlloc
** 功能描述: 从物理内存区分配连续的物理分页, 主要用于 DMA 连续物理内存操作.
** 输　入  : stSize     需要分配的内存大小
** 输　出  : 连续分页首地址 (物理地址, 此地址对应的物理地址存在于 LW_ZONE_ATTR_DMA 区域内)
*********************************************************************************************************/
PVOID  API_VmmDmaAlloc (size_t  stSize)
{ULONG   ulFlags;#if LW_CFG_CACHE_EN > 0if (API_CacheGetMode(DATA_CACHE) & CACHE_SNOOP_ENABLE) {ulFlags = LW_VMM_FLAG_RDWR;} else
#endif                                                                  /*  LW_CFG_CACHE_EN > 0         */{ulFlags = LW_VMM_FLAG_DMA;}return  (API_VmmDmaAllocAlignWithFlags(stSize, LW_CFG_VMM_PAGE_SIZE, ulFlags));
}

/*********************************************************************************************************
** 函数名称: API_VmmDmaAllocAlign
** 功能描述: 从物理内存区分配连续的物理分页, 主要用于 DMA 连续物理内存操作.(可指定内存关系)
** 输　入  : stSize     需要分配的内存大小
**           stAlign    对齐关系
** 输　出  : 连续分页首地址 (物理地址, 此地址对应的物理地址存在于 LW_ZONE_ATTR_DMA 区域内)
*********************************************************************************************************/
PVOID  API_VmmDmaAllocAlign (size_t  stSize, size_t  stAlign)
{ULONG   ulFlags;#if LW_CFG_CACHE_EN > 0if (API_CacheGetMode(DATA_CACHE) & CACHE_SNOOP_ENABLE) {ulFlags = LW_VMM_FLAG_RDWR;} else
#endif                                                                  /*  LW_CFG_CACHE_EN > 0         */{ulFlags = LW_VMM_FLAG_DMA;}return  (API_VmmDmaAllocAlignWithFlags(stSize, stAlign, ulFlags));
}

/*********************************************************************************************************
** 函数名称: API_VmmDmaAllocAlignWithFlags
** 功能描述: 从物理内存区分配连续的物理分页, 主要用于 DMA 连续物理内存操作.(可指定内存关系)
** 输　入  : stSize     需要分配的内存大小
**           stAlign    对齐关系
**           ulFlags    映射类型
** 输　出  : 连续分页首地址 (物理地址, 此地址对应的物理地址存在于 LW_ZONE_ATTR_DMA 区域内)
*********************************************************************************************************/
PVOID  API_VmmDmaAllocAlignWithFlags (size_t  stSize, size_t  stAlign, ULONG  ulFlags)
{REGISTER ULONG          ulPageNum = (ULONG) (stSize >> LW_CFG_VMM_PAGE_SHIFT);REGISTER size_t         stExcess  = (size_t)(stSize & ~LW_CFG_VMM_PAGE_MASK);REGISTER PLW_VMM_PAGE   pvmpage;ULONG          ulZoneIndex;ULONG          ulError;if (stAlign & (stAlign - 1)) {return  (LW_NULL);}if (stAlign < LW_CFG_VMM_PAGE_SIZE) {stAlign = LW_CFG_VMM_PAGE_SIZE;}if (stExcess) {ulPageNum++;}if (ulPageNum < 1) {_ErrorHandle(EINVAL);return  (LW_NULL);}pvmpage = __vmmPhysicalPageAllocAlign(ulPageNum, stAlign, LW_ZONE_ATTR_DMA,&ulZoneIndex);                /*  分配连续物理页面            */ulError = __vmmLibPageMap(pvmpage->PAGE_ulPageAddr,                 /*  不使用 CACHE                */pvmpage->PAGE_ulPageAddr,ulPageNum, ulFlags);                                 /*  映射逻辑物理同一地址        */pvmpage->PAGE_ulMapPageAddr = pvmpage->PAGE_ulPageAddr;pvmpage->PAGE_ulFlags = ulFlags;                                    /*  记录分页类型                */__areaPhysicalInsertPage(ulZoneIndex, pvmpage->PAGE_ulPageAddr, pvmpage);        /*  插入物理空间反查表          */return  ((PVOID)pvmpage->PAGE_ulPageAddr);                          /*  直接返回物理内存地址        */
}

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