Linux DMA驱动构架分析

1、Linux DMA驱动构架分析以linux2.6.32中的S3C2440驱动为例进行分析，DMA驱动所对应的源码为 linux-2.6.32.2archarmmach-s3c2440dma.c,代码入口为： arch_initcall(s3c2440_dma_init);static int _init s3c2440_dma_init(void)return sysdev_driver_register(&s3c2440_sysclass, &s3c2440_dma_driver);DMA驱动作为系统驱动由sysdev_driver_register来向内核注册，这里只关注 s3c2440_

2、dma_driver相关的内容，即调用drive中的add方法，其他的kobject对 象略过。static struct sysdev_driver s3c2440_dma_driver = .add= s3c2440_dma_add, TOC o 1-5 h z ;s3c2440_dma_add做了一系列的初始化工作，相应的代码如下：static int _init s3c2440_dma_add(struct sys_device *sysdev)s3c2410_dma_init();s3c24xx_dma_order_set(&s3c2440_dma_order);return s3c

3、24xx_dma_init_map(&s3c2440_dma_sel);下面就其中出的三个函数一一进行分析。A.s3c2410_dma_init首先 s3c2410_dma_init()调用 了 plat-s3c24xx 平台公共的函数 s3c24xx_dma_init(4, IRQ_DMA0, 0 x40);int _init s3c24xx_dma_init(unsigned int channels, unsigned int irq,unsigned int stride)struct s3c2410_dma_chan *cp;int channel;int ret;13121313p

4、rintk(S3C24XXDMA Driver, (c) 2003-2004,2006SimtecElectronicsn);13141315dma_channels = channels;1316dma_base = ioremap(S3C24XX_PA_DMA, stride * channels);if (dma_base = NULL) printk(KERN_ERR dma failed to remap register blockn);return -ENOMEM;1322dma_kmem = kmem_cache_create(dma_desc”,sizeof(struct s

5、3c2410_dma_buf), 0,SLAB_HWCACHE_ALIGN,s3c2410_dma_cache_ctor);1327if (dma_kmem = NULL) printk(KERN_ERRdmafailedtomakekmemcachen);ret = -ENOMEM;goto err;1333for (channel = 0; channel number = channel;cp-irq = channel + irq;cp-regs = dma_base + (channel* stride);1343/* point current stats somewhere */

6、cp-stats = &cp-stats_store;cp-stats_store.timeout_shortest = LONG_MAX;13471348/* basic channel configuration */13491350cp-load_timeout = 1number, cp-regs, cp-irq);13551356return 0;1357err:kmem_cache_destroy(dma_kmem);iounmap(dma_base);dma_base = NULL;return ret;1364首先来关注一下函数传递的参数：unsigned int channe

7、ls: s3c2440 平台对应的 DMA 通道总数，为 4unsigned int irq:起始DMA中断的中断号unsigned int stride:每通道DMA所占寄存器资源数1309行struct s3c2410_dma_chan记录dma通道信息，内容如下:151 struct s3c2410_dma_chan 152/* channel state flags and information */153unsigned charnumber;/dma 通道号，154unsigned charin_use;当前通道是否已经使用155unsigned charirq_claimed;

8、 / 有无 dma 中断156unsigned charirq_enabled; /是否使能了 dma中断157unsigned charxfer_unit;传输块大小158159/* channel state */160161enum s3c2410_dma_state state;162enum s3c2410_dma_loadst load_state;163struct s3c2410_dma_client *client;164165/* channel configuration */166enum s3c2410_dmasrc source;167enum dma_chreq_

9、ch;168unsigned longdev_addr;169unsigned longload_timeout;170 unsigned int flags; /* channel flags */171 172 struct s3c24xx_dma_map *map; /* channel hw maps */173174/* channels hardware position and configuration */175void _iomem*regs;/* channels registers */176void _iomem*addr_reg; /* data address r

10、egister */177unsigned intirq;中断号178unsigned longdcon;/默认控制寄存器的值179/* driver handles */s3c2410_dma_cbfn_t callback_fn;传输完成回调函数s3c2410_dma_opfn_t op_fn; 操作完成回调函数*/183/* stats gathering */struct s3c2410_dma_stats*stats;struct s3c2410_dma_statsstats_store;187/* buffer list and information */structs3c241

11、0_dma_buf*curr;structs3c2410_dma_buf*next;structs3c2410_dma_buf*end;192/* system device */structsys_device dev;/* current dma buffer */* next buffer to load */* end of queue */dma 缓冲区链表1315行dma_channels是全局变量记录了当前系统dma通道总数 1317-1321行映射dma控制寄存器 1323-1332 行 为 struct s3c2410_dma_buf 分 配 cache，并利 用函数 s3c

12、2410_dma_cache_ctor 初始化为 0。1334-1354 行的循环就是初始化全局数组 struct s3c2410_dma_chan s3c2410_chansS3C_DMA_CHANNELS;，其中包括通道编号、中断号以及寄存 器基地址等信息。这个数组是针对实际的硬件信息建立的，每个硬件的dma通 道唯一对应一个struct s3c2410_dma_chan的数据结构。与之对应的还有一个虚拟 的dma通道，其实质是将不同dma请求源区分开来，然后用一个虚拟的通道号 与之一一对应，然后与实际的dma通道通过一张map表关联起来。关于map的 相关内容后面将会分析。首先这个函数的

13、意义是预定一些目标板要用的dma通道，使用的是上文提到的 虚拟的dma通道号。int _init s3c24xx_dma_order_set(struct s3c24xx_dma_order *ord)struct s3c24xx_dma_order *nord = dma_order;1478if (nord = NULL)nord = kmalloc(sizeof(struct s3c24xx_dma_order), GFP_KERNEL);1481if (nord = NULL) printk(KERN_ERR no memory to store dma channel ordern)

14、;return -ENOMEM;1486dma_order = nord;memcpy(nord, ord, sizeof(struct s3c24xx_dma_order);return 0;1477行dma_order是个全局变量，其作用是记录下目标板的dma预定信息。这里使用的是s3c2440_dma_order为其赋值，数据如下：51static struct s3c24xx_dma_order_initdata s3c244052.channels = 53DMACH_SDI = 54.list = 550 = 3 | DMA_CH_VALID,561 = 2 | DMA_CH_VA

15、LID,572 = 1 | DMA_CH_VALID,583 = 0 | DMA_CH_VALID,59,60,61DMACH_I2S_IN = 62.list = 630 = 1 | DMA_CH_VALID,641 = 2 | DMA_CH_VALID,65,66,67DMACH_I2S_OUT=68.list = 690 = 2 | DMA_CH_VALID,701 = 1 | DMA_CH_VALID,71,72,_dma_order = 7374757677787980818283848586878889909192DMACH_PCM_IN = .list = 0 = 2 | DMA

16、_CH_VALID,1 = 1 | DMA_CH_VALID,DMACH_PCM_OUT = .list = 0 = 1 | DMA_CH_VALID,1 = 3 | DMA_CH_VALID, DMACH_MIC_IN = .list = 0 = 3 | DMA_CH_VALID,1 = 2 | DMA_CH_VALID,；DMACH_SDI、DMACH_I2S_IN等是系统为dma所分配的虚拟dma通道号， 犹如中断子系统为中断分配的中断号一样，与具体硬件的中断向量号是不一致 的。后面我们在系统中使用的dma通道号，都将是内核虚拟出来的， s3c2410_dma_request函数将为用户

17、找到硬件对应的 dma通道号。提取上面 DMACH_SDI虚拟通道来分析一下：DMACH_SDI = .list = 0=3 | DMA_CH_VALID,1=2 | DMA_CH_VALID,2=1 | DMA_CH_VALID,3=0 | DMA_CH_VALID,List这个结构列出的是实际dma通道的可用信息，这里表面对于sdi所能够使用 的dma通道包含通道3,2,1,0 一共四个通道，为什么从大到小排列是因为某些dma 请求只能使用dma0，dma1等较小的通道号，比如外部总线dma只能使用dma0， 为了避免sdi占用，这里就采用了这种排列。三、 s3c24xx_dma_init

18、_map上面提到过一个map,这里就是为这个map的初始化函数了。他实际是根据硬 件情况为一个全局变量赋值。与前面的初始化一样，这里主要是为了统一管理 plat24xx这个平台下的dma资源，所以不同的芯片必须将自己硬件有关的dma 信息初始化到相应的全局变量中。再说函数之前先来关注一下struct s3c24xx_dma_map这个数据结构，他提供了 dma虚拟通道与实际的dma通道直 接的关联：struct s3c24xx_dma_map const char*name;/虚拟 dma 通道名称struct s3c24xx_dma_addr hw_addr;unsigned longcha

19、nnelsS3C_DMA_CHANNELS;/实际 dma 通道信息unsigned longchannels_rxS3C_DMA_CHANNELS;上面的结构只提供了单个虚拟通道的dma视图，整个芯片的虚拟dma通道的分 配情况是靠struct s3c24xx_dma_map数组完成的。在这里由struct s3c24XX_dma_selection 来统一管理。struct s3c24xx_dma_selection struct s3c24xx_dma_map *map;/记录了 struct s3c24xx_dma_map 数组的首地 址unsigned longmap_size;/

20、struct s3c24xx_dma_map 数组的成员个数unsigned longdcon_mask;/dma 控制器掩码void (*select)(struct s3c2410_dma_chan *chan,struct s3c24xx_dma_map *map);/ 虚拟通道选择函数void (*direction)(struct s3c2410_dma_chan *chan,struct s3c24xx_dma_map *map, enum s3c2410_dmasrc dir);/dma 方向;有了上面的背景以后下面函数就是简单的数据拷贝了，函数比较简单不在展开说 明。int _

21、init s3c24xx_dma_init_map(struct s3c24xx_dma_selection *sel)struct s3c24xx_dma_map *nmap;size_t map_sz = sizeof(*nmap) * sel-map_size;int ptr;1459nmap = kmalloc(map_sz, GFP_KERNEL);if (nmap = NULL)return -ENOMEM;14631464memcpy(nmap, sel-map, map_sz);memcpy(&dma_sel, sel, sizeof(*sel);dma_sel.map = n

22、map;for (ptr = 0; ptr map_size; ptr+) s3c24xx_dma_check_entry(nmap+ptr, ptr);return 0;146514661467146814691470147114721473初始化的任务比较简单，就是建立硬件dma通道信息即：struct s3c2410_dma_chan s3c2410_chansS3C_DMA_CHANNELS;建立目标板虚拟dma通道与硬件的dma通道的关联：static struct s3c24xx_dma_order *dma_order;建立芯片本身的虚拟dma通道与硬件dma通道的视图：stat

23、ic struct s3c24xx_dma_selection dma_sel;完成上述工作以后，基本的dma框架就已经建立起来了。接下分析dma使用过程中相关的函数：(一)s3c2410_dma_requestint s3c2410_dma_request(unsigned int channel,struct s3c2410_dma_client *client,void *dev)struct s3c2410_dma_chan *chan;unsigned long flags;int err;722pr_debug(dma%d: s3c2410_request_dma: client=

24、%s, dev=%pn”,channel, client-name, dev);725726local_irq_save(flags);727chan = s3c2410_dma_map_channel(channel);if (chan = NULL) local_irq_restore(flags);return -EBUSY;733734dbg_showchan(chan);735chan-client = client;chan-in_use = 1;738if (!chan-irq_claimed) pr_debug(dma%d: %s : requesting irq %dn”,c

25、hannel, _func_, chan-irq);742chan-irq_claimed = 1;local_irq_restore(flags);745err = request_irq(chan-irq,s3c2410_dma_irq, IRQF_DISABLED,client-name, (void *)chan);748749local_irq_save(flags);750if (err) chan-in_use = 0;chan-irq_claimed = 0;local_irq_restore(flags);755printk(KERN_ERR %s: cannot get I

26、RQ %d for DMA %dn,client-name, chan-irq, chan-number);return err;760chan-irq_enabled = 1;763764local_irq_restore(flags);765766/* need to setup */767768 pr_debug(%s: channel initialised, %pn, _func, chan);769return chan-number I DMACH_LOW_LEVEL;728行s3c2410_dma_map_channel为虚拟的dma通道可用的硬件dma资源，相应 的代码如下：

27、static struct s3c2410_dma_chan *s3c2410_dma_map_channel(int channel)struct s3c24xx_dma_order_ch *ord = NULL;struct s3c24xx_dma_map *ch_map;struct s3c2410_dma_chan *dmach;int ch;1394if (dma_sel.map = NULL II channel dma_sel.map_size)return NULL;13971398 ch_map = dma_sel.map + channel;13991400/* first, try the board mapping */1401if (dma_order) ord = &dma_order-channelschannel;1404for (ch = 0; ch listch)continue;1408if (s3c2410_chansord-listch.in_use = 0) ch = ord-listch& DMA_CH_VALID;