PL330 DMAC笔记（3） - 外设请求接口，事件和中断，Abort

外设请求接口

上图展示了外设请求接口，由一个外设请求总线和一个DMAC确认总线组成，其中：

dr表示外设请求中线，da表示DMAC确认总线

两条总线都使用valid/ready握手机制（AXI协议所描述）。对于握手机制详细信息，请查看AMBA AXI Protocol v1.0 Specification

外设使用 drtype[1:0]:

请求单次传输
请求burst传输
确认一个flush请求

DMAC使用datype[1:0]:

当它完成了请求的单次传输后发起信号
当它完成了请求的burst传输后发起信号
发起一个flush请求

（关于burst，参考https://www.pianshen.com/article/2653254175/）

drlast让外设能够在最后一个DMA传输开始时通知DMAC

如果DMAC被配置为支持多个外设请求接口，每个接口要分配一个唯一的ID号_<x>.

映射到一个DMA channel

DMAC支持分配一个外设请求接口到任意的DMA channel。当一个DMA channel执行DMAWFP时，其中的peripheral[4:0]字段指定了这个channel所关联的外设。

握手规则

DMAC使用DMA握手规则（当一个DMA channel线程处于active状态，即非Stopped状态时）如下表所示:

外设长度管理

外设请求接口能够让一个外设控制一个DMA周期所包含的数据量，不需要让DMAC感知它包含多少数据传输数。外设通过：

drtype[1:0]选择是单次传输还是burst传输

drlast用来通知DMAC最后一次传输开始

DMAC长度管理

如果使用外设请求接口并且DMAC在控制一个DMA周期所包含的数据量，那么必须使用DMALDP<S|B>和DMASTP<S|B>指令。使用这些指令会让DMAC能够更新datype[1:0]来通知外设它完成了最后的DMA传输

外设请求接口时序图

Burst请求

T1	DMAC检测到了一个burst传输请求
T3-T6	DMAC执行burst传输
T7	DMAC设置davalid为HIGH，并且设置datype[1:0]来指示burst传输完成

单次和burst请求

T1	DMAC检测到单次传输请求
T3	DMAC忽略了单次传输请求，因为DMA channel线程执行过了一个DMAWFPB指令
T5	DMAC检测到了一个burst传输请求
T7-T10	DMAC执行burst传输
T11	DMAC设置davalid为HIGH，并且设置datype[1:0]指示burst传输完成

DMAC对一个burst请求执行单次传输

下图表示当一个外设请求一次burst传输时，DMAC的MFIFO里没有足够的数据产生一次burst的情况下，DMAC通过多个单次传输来完成请求的时序。

T1	DMAC检测到一个burst传输请求
T3	MFIFO没有足够多的数据让DMAC产生一次burst传输，因此DMAC执行了一次单次传输
T4	DMAC产生davalid和datype[1:0]信号来指示一次单次传输的完成
T5-T10	DMAC执行剩下的三个单次传输
T11	DMAC设置davalid和datype[1:0]来请求外设flush掉所有和当前DMA周期相关的控制寄存器
T12	外设通过drvalid和drtype[1:0]来确认flush请求

使用事件和中断

通过编程Intterupt Enable寄存器，可以使用DMASEV指令来：

产生一个event给DMAC来处理

使用irq[x]中的一个来发起中断

使用event重启DMA channel

当编程Interrupt Enable寄存器来产生event时，可以用DMASEV和DMAWFE指令来重启一个或多个DMAchannel。

要重启一个单独的DMA channel：

第一个DMA channel执行DMAWFE，并且在它等待event发生的时候停住
另一个DMA channel执行DMASEV，使用相同的event号。这样会产生一个event，第一个DMA channel会重启。DMAC会在它执行DMASEV后的一个时钟周期后清除掉event。

可以编程让多个cahnnel等待相同的event。例如，如果四个DMA cahnnel都执行DMAWFE等待event 12，当另一个DMA channel对event 12执行DMASEV时，这四个channel全部在同一时间重启。DMAC在它执行了DMASEV的一个时钟周期后清除这个event。

由于event只有一个时钟周期长度，如果某一个DMA channel没有在DMASEV发生前执行DMAWFE，那么这个DMA channel必须等到event再次产生。

event只有在一种情况下回存在长于一个时钟周期，是在一个DMA channel执行DMASEV并且没有任何其它DMA channel执行过使用相同event号的DMAWFE的时候。

中断微处理器

DMAC提供irq[x]信号用于产生高有效，电平触发的中断到外部微处理器。当编程使用Interrupt Enable寄存器来产生中断时，在DMAC执行完DMASEV后它会设置对应的irq[x]为高电平。

外部微处理器能够写Interrupt Clear寄存器来清除中断（执行DMAWFE不会清除中断）。

Abort

Abort类型

当一个abort发生时，根据DMAC是否提供了带DMAC的精确状态(precise state)的abort handler，abort可以被定义为“精确的”还是“不精确的”：

precise DMAC会更新PC寄存器，值是产生abort的指令地址

imprecise PC寄存器可能会包含没有触发abort的指令地址

Abort源

percise abort

非安全状态下，一个DMA channel线程尝试编程Channel Control寄存器并产生一个安全的AXI事务

非安全状态下，一个DMA channel线程对于一个被设置为安全的event执行DMAWFE或DMASEV。

（对于每个event，Interrupt Enable寄存器控制DMAC是产生event还是发出一个中断信号）

非安全状态下，一个DMA channel线程对于一个被设置为安全的外设请求接口执行DMAWFP,DMALDP,DMASTP或DMAFLUSHP。

非安全状态下，DMA管理线程执行DMAG0试图启动一个安全的DMA channel线程

当DMAC取指时，在AXI master接口上收到一个ERROR响应

一个线程执行了一条未定义指令

一个线程执行了一条指令，该指令带有针对DMAC配置的非法操作数。

（当DMAC发起信号通知一个精确abort时，触发abort的指令没有被执行，相反，DMAC会执行一个DMANOP）

imprecise abort

DMAC在执行一个data load操作时接收到了AXI master接口上的ERROR响应

DMAC在执行一个data store操作时接收到了AXI master接口上的ERROR响应

一个DMA channel线程执行DMALD，并且MFIFO空间太小，不够保存数据时

一个DMA channel线程执行DMAST，并且MFIFO空间不够完成数据传输时

一个DMA channel线程由于资源饥饿导致锁住，这会导致内部watchdog timer超时

watchdog abort

DMAC包含了逻辑来确定什么时候一个或多个channel由于资源饥饿导致锁住。举个例子，如果MFIFO或load/store队列满了，这可能会阻止DMAC执行指令。如果锁定的条件持续了1024个aclk周期，则DMAC会abort这个DMA channel线程。

Abort处理

DMAC的架构没有设计从abort中恢复的机制，因此必须使用一个外部agent，比如微处理器，在一个abort发生时来终止线程。下图展示了DMA管理线程和channel线程在abort发生后的运行状态。

DMA channel线程

线程立即进入Faulting completing状态，DMAC会：

设置irq_abort为高

停止这个DMA channel的指令执行

对这个DMA channel的所有cache表项进行invalidate

更新Channel Program Counter寄存器，值为abort指令的地址（假设abort是精确的）

在read和write queue中剩余的任何指令都不再产生AXI访问

允许当前active的AXI事务完成

（当DMA channel对应的事务完成后，线程进入Faulting状态）

DMA 管理线程

线程立即进入Faulting状态，并且DMAC设置irq_abort为高

外部agent响应irq_abort置为有效的方式：

读Fault Status DMA Manager寄存器的状态来确定DMA管理器是否处于Faulting。Fault Type DMA manager寄存器在Faulting状态下会提供abort发生原因。
读Fault Status DMA Channel寄存器的状态来确定DMA管理器是否处于Faulting。Fault Type DMA Channel寄存器在Faulting状态下会提供abort发生原因。

为了让处于Faulting状态的线程进入Stopped状态，外部agent必须：

编程Debug Instruction-0寄存器，使用DMAKILL指令的编码
写Debug Command寄存器

（注意如果abort的线程是安全态的，必须用安全态APB接口来更新这些寄存器）

处于Faulting状态的线程执行完DMAKILL后，它会进入Stopped状态。