linux dmaengine编程

开发板：A33，运行linux-3.4.39

主机：Ubuntu 14.04

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DMA是Direct Memory Access的缩写，顾名思义，就是绕开CPU直接访问memory的意思。在计算机中，相比CPU，memory和外设的速度是非常慢的，因而在memory和memory（或者memory和设备）之间搬运数据，非常浪费CPU的时间，造成CPU无法及时处理一些实时事件。因此，工程师们就设计出来一种专门用来搬运数据的器件----DMA控制器，协助CPU进行数据搬运。

DMA传输可以是内存到内存、内存到外设和外设到内存。这里的代码通过dma驱动实现了内存到内存的数据传输。linux实现了DMA框架，叫做DMA Engine,内核驱动开发者必须按照固定的流程编码才能正确的使用DMA。

1. DMA用法包括以下的步骤：

1）分配一个DMA通道；

dma_request_channel()

2）设置controller特定的参数；

none

3）获取一个传输描述符；

device_prep_dma_memcpy()

4）提交传输描述符；

tx_submit();

5）dma_async_issue_pending()

2. 测试：

1）交叉编译成ko模块，下载到A33开发板

2）加载模块：insmod dma.ko

3）执行：cat /dev/dma_test

执行此操作会产生一次DMA请求，将src内存数据复制到dst内存区域，复制完后会调用回调函数，复制过程中不需要CPU的参与。

注：在Ubuntu下dma_request_channel()失败，原因未知，所以转到A33下测试。

3. 其它

申请DMA缓冲区：

void *dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle, int flag);

该函数实际获得两个地址，

1、函数的返回值是一个 void *，代表缓冲区的内核虚拟地址

2、相关的总线地址（物理地址），保存在dma_handle中

物理地址和虚拟地址存在映射关系。DMA传输使用物理地址，而CPU操作的是虚拟地址。

如在tx = dev->device_prep_dma_memcpy(chan, dma_dst, dma_src, 512, flags);使用了物理地址

在dma_callback_func()中使用了虚拟地址。

使用DMA传输数据必须要基于DMA缓冲区，不能使用其他的内存区域，如kmalloc开辟的内存。

4. 源码dma.c

/*
Function description:When we call dmatest_read(),it will transmit src memory data
to dst memory,then print dst memory data by dma_callback_func(void) function.
*/
#include<linux/module.h>
#include<linux/init.h>
#include<linux/fs.h>
#include<linux/sched.h>#include<linux/device.h>
#include<linux/string.h>
#include<linux/errno.h>#include<linux/types.h>
#include<linux/slab.h>
#include<linux/dmaengine.h>
#include<linux/dma-mapping.h>#include<asm/uaccess.h>#define DEVICE_NAME "dma_test"unsigned char dmatest_major;
static struct class *dmatest_class;struct dma_chan *chan;//bus address
dma_addr_t dma_src;
dma_addr_t dma_dst;
//virtual address
char *src = NULL;
char *dst = NULL ;
struct dma_device *dev;
struct dma_async_tx_descriptor *tx = NULL;
enum dma_ctrl_flags flags;
dma_cookie_t cookie;//When dma transfer finished,this function will be called.
void dma_callback_func(void)
{int i;printk("dma transfer ok.\n");for (i = 0; i < 512; ){printk("dst[%d]:%c ", i, dst[i]);i += 10;}printk("\n");
}int dmatest_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}int dmatest_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{return 0;
}static ssize_t dmatest_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{int ret = 0;//alloc a desc,and set dst_addr,src_addr,data_size.tx = dev->device_prep_dma_memcpy(chan, dma_dst, dma_src, 512, flags);if (!tx){printk("Failed to prepare DMA memcpy");}tx->callback = dma_callback_func;//set call back functiontx->callback_param = NULL;cookie = tx->tx_submit(tx); //submit the descif (dma_submit_error(cookie)){printk("Failed to do DMA tx_submit");}printk("begin dma transfer.\n");   dma_async_issue_pending(chan);  //begin dma transferreturn ret;
}static ssize_t dmatest_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{int ret = 0;return ret;
}static const struct file_operations dmatest_fops = {.owner = THIS_MODULE,.read = dmatest_read,.write = dmatest_write,.open = dmatest_open,.release = dmatest_release,
};int dmatest_init(void)
{int i;dma_cap_mask_t mask;//the first parameter 0 means allocate major device number automaticallydmatest_major = register_chrdev(0, DEVICE_NAME, &dmatest_fops);if (dmatest_major < 0) return dmatest_major;//create a dmatest classdmatest_class = class_create(THIS_MODULE,DEVICE_NAME);if (IS_ERR(dmatest_class))return -1;//create a dmatest device from this classdevice_create(dmatest_class,NULL,MKDEV(dmatest_major,0),NULL,DEVICE_NAME);printk("device node create ok.\n");//alloc 512B src memory and dst memorysrc = dma_alloc_coherent(NULL, 512, &dma_src, GFP_KERNEL);printk("src = 0x%x, dma_src = 0x%x\n",src, dma_src);dst = dma_alloc_coherent(NULL, 512, &dma_dst, GFP_KERNEL);printk("dst = 0x%x, dma_dst = 0x%x\n",dst, dma_dst);for (i = 0; i < 512; i++){*(src + i) = 'a';}dma_cap_zero(mask);dma_cap_set(DMA_MEMCPY, mask);    //direction:memory to memorychan = dma_request_channel(mask,NULL,NULL);    //request a dma channelif(chan)printk("dma channel id = %d\n",chan->chan_id);else{printk("dma_request_channel faild.\n");return -1;}flags = DMA_CTRL_ACK | DMA_PREP_INTERRUPT;dev = chan->device;return 0;
}void dmatest_exit(void)
{unregister_chrdev(dmatest_major,DEVICE_NAME);//release major device numberdevice_destroy(dmatest_class,MKDEV(dmatest_major,0));//destroy globalmem deviceclass_destroy(dmatest_class);//destroy globalmem class//free memory and dma channeldma_free_coherent(NULL, 512, src, &dma_src);dma_free_coherent(NULL, 512, dst, &dma_dst);dma_release_channel(chan);
}module_init(dmatest_init);
module_exit(dmatest_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

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