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DMAC - DMA 控制器

本文介绍RTOS 中DMA 驱动的接口及使用方法，为DMA 的使用者提供参考。

DMA 主要实现设备与设备、设备与 memory、memory 与 memory 之间的数据搬运与传输；BSP DMA 驱动主要实现设备驱动的底层细节，并为上层提供一套标准的 API 接口以供使用。

文档约定​

数据说明
DRQSRC_XXX源 DRQ 号
DRQDST_XXX目的 DRQ 号

模块配置​

Drivers Options —>
	soc related device drivers —>
    	DMA Devices —>
    		[*] enable dma driver
    		[*] 	enable dma hal API test command

源码结构​

hal/source/dma/       ---- 驱动源码
├── hal_dma.c
├── Kconfig
├── Makefile
├── platform
│   └── dma-sun20iw3.h
├── platform-dma.h

include/hal/          ---- 驱动APIs声明头文件
└── hal_dma.h

驱动框架​

image-20230320102327332

模块接口说明​

头文件：

#include <hal_dma.h>
#include <sunxi_hal_common.h>

申请 DMA 通道​

函数原型：

hal_dma_chan_status_t hal_dma_chan_request(struct sunxi_dma_chan **dma_chan)

参数：

  • dma_chan: 存放 DMA 通道的指针变量

返回值：

  • HAL_DMA_CHAN_STATUS_BUSY: 申请失败
  • HAL_DMA_CHAN_STATUS_FREE: 申请成功

释放 DMA 通道​

函数原型：

hal_dma_status_t hal_dma_chan_free(struct sunxi_dma_chan *chan)

参数：

  • chan: 要释放的 DMA 通道结构体指针变量

返回值：

  • HAL_DMA_STATUS_ERROR: 失败
  • HAL_DMA_STATUS_OK: 成功

释放 DMA 通道描述符​

函数原型：

hal_dma_status_t hal_dma_chan_desc_free(struct sunxi_dma_chan *chan)

参数：

  • chan: 要释放的 DMA 通道结构体指针变量

返回值：

  • HAL_DMA_STATUS_ERROR: 失败
  • HAL_DMA_STATUS_OK: 成功

初始化环形 DMA 传输​

函数原型：

hal_dma_status_t hal_dma_prep_cyclic(struct sunxi_dma_chan *chan, uint32_t buf_addr, uint32_t buf_len, uint32_t period_len, enum dma_transfer_direction dir)

参数：

  • chan:DMA 通道结构体指针变量
  • buf_addr: 数据缓冲区
  • buf_len: 数据缓冲区长度
  • period_len: 单次 DMA 搬运长度
  • dir:DMA 传输方向

返回值：

  • HAL_DMA_STATUS_INVALID_PARAMETER: 参数非法
  • HAL_DMA_STATUS_ERROR: 失败
  • HAL_DMA_STATUS_OK: 成功

初始化 memory to memory DMA 传输​

函数原型：

hal_dma_status_t hal_dma_prep_memcpy(struct sunxi_dma_chan *chan, uint32_t dest, uint32_t src, uint32_t len)

参数：

  • chan:DMA 通道结构体指针变量
  • dest: 目的地址
  • src: 源地址
  • len: 传输长度

返回值：

  • HAL_DMA_STATUS_INVALID_PARAMETER: 参数非法
  • HAL_DMA_STATUS_ERROR: 失败
  • HAL_DMA_STATUS_OK: 成功

初始化通用 DMA 传输​

函数原型：

hal_dma_status_t hal_dma_prep_device(struct sunxi_dma_chan *chan, uint32_t dest, uint32_t src, uint32_t len, enum dma_transfer_direction dir)

参数：

  • chan:DMA 通道结构体指针变量
  • dest: 目的地址
  • src: 源地址
  • len: 传输长度
  • dir:DMA 传输方向

返回值：

  • HAL_DMA_STATUS_INVALID_PARAMETER: 参数非法
  • HAL_DMA_STATUS_ERROR: 失败
  • HAL_DMA_STATUS_OK: 成功

注册 DMA 回调函数​

函数原型：

hal_dma_status_t hal_dma_callback_install(struct sunxi_dma_chan *chan, dma_callback callback, void *callback_param)

参数：

  • chan:DMA 通道结构体指针变量
  • callback: 回调函数 handler
  • callback_param: 回调函数传参

返回值：

  • HAL_DMA_STATUS_INVALID_PARAMETER: 参数非法
  • HAL_DMA_STATUS_OK: 成功

配置 DMA 描述符传输信息​

函数原型：

hal_dma_status_t hal_dma_slave_config(struct sunxi_dma_chan *chan, struct dma_slave_config *config)

参数：

  • chan:DMA 通道结构体指针变量
  • config:DMA 描述符结构体指针变量

返回值：

  • HAL_DMA_STATUS_INVALID_PARAMETER: 参数非法
  • HAL_DMA_STATUS_OK: 成功

获取 DMA 发送状态​

函数原型：

enum dma_status hal_dma_tx_status(struct sunxi_dma_chan *chan, uint32_t *left_size)

参数：

  • chan:DMA 通道结构体指针变
  • left_size: 存放剩余长度的指针变量

返回值：

  • DMA_INVALID_PARAMETER: 参数非法
  • DMA_IN_PROGRESS: 正在进行
  • DMA_COMPLETE: 传输完成

启动 DMA 传输​

函数原型：

hal_dma_status_t hal_dma_start(struct sunxi_dma_chan *chan)

参数：

  • chan:DMA 通道结构体指针变量

返回值：

  • HAL_DMA_STATUS_INVALID_PARAMETER: 参数非法
  • HAL_DMA_STATUS_ERROR: 失败
  • HAL_DMA_STATUS_OK: 成功

停止 DMA 传输​

函数原型：

hal_dma_status_t hal_dma_stop(struct sunxi_dma_chan *chan)

参数：

  • chan:DMA 通道结构体指针变量

返回值：

  • HAL_DMA_STATUS_INVALID_PARAMETER: 参数非法
  • HAL_DMA_STATUS_ERROR: 失败
  • HAL_DMA_STATUS_OK: 成功

初始化 DMA 控制器驱动​

函数原型：

void hal_dma_init(void)

参数：

  • 无

返回值：

  • 无

申请一致性内存​

函数原型：

void *dma_alloc_coherent(size_t size)

参数：

  • size: 申请内存的大小

返回值：

  • ptr: 内存缓冲区指针

释放一致性内存​

函数原型：

void dma_free_coherent(void *addr)

参数：

  • addr: 内存缓冲区指针

返回值：

  • 无

调试节点​

  • menuconfig 选择测试文件CONFIG_HAL_TEST_DMA

  • s系统启动后执行hal_dma即可，若结果为 “PASS”, 则表明当前 DMA 基本功能是否正常

模块使用范例​

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#include <hal_log.h>
#include <hal_cmd.h>
#include <hal_mem.h>
#include <hal_cache.h>
#include <hal_dma.h>

#include <sunxi_hal_common.h>

#define DMA_TEST_LEN	1024
static void dma_test_cb(void *param)
{
	hal_log_info("DMA finished, callback to do something...\n");
}

int cmd_test_dma(int argc, char **argv)
{
	int ret, i;
	struct sunxi_dma_chan *hdma = NULL;
	char *buf1 = NULL,*buf2 = NULL;
	struct dma_slave_config config = {0};
	uint32_t size = 0;

	hal_log_info("run in dma test");

	buf2 = dma_alloc_coherent(DMA_TEST_LEN);
	buf1 = dma_alloc_coherent(DMA_TEST_LEN);

	if (buf1 == NULL) {
		hal_log_err("malloc buf1 error!");
		goto end;
	}

	if (buf2 == NULL) {
		hal_log_err("malloc buf2 error!");
		goto end;
	}

	memset(buf1, 0, DMA_TEST_LEN);
	memset(buf2, 0, DMA_TEST_LEN);

	for (i = 0;i < DMA_TEST_LEN; i++)
		buf1[i] = i & 0xff;

	hal_dcache_clean_invalidate((unsigned long)buf1, DMA_TEST_LEN);
	hal_dcache_clean_invalidate((unsigned long)buf2, DMA_TEST_LEN);

	/* request dma chan */
	ret = hal_dma_chan_request(&hdma);
	if (ret == HAL_DMA_CHAN_STATUS_BUSY) {
		hal_log_err("dma channel busy!");
		goto end;
	}

	/* register dma callback */
	ret = hal_dma_callback_install(hdma, dma_test_cb, hdma);
	if (ret != HAL_DMA_STATUS_OK) {
		hal_log_err("register dma callback failed!");
		goto end;
	}

	config.direction = DMA_MEM_TO_MEM;
	config.dst_addr_width = DMA_SLAVE_BUSWIDTH_8_BYTES;
	config.src_addr_width = DMA_SLAVE_BUSWIDTH_8_BYTES;
	config.dst_maxburst = DMA_SLAVE_BURST_16;
	config.src_maxburst = DMA_SLAVE_BURST_16;
	config.slave_id = sunxi_slave_id(DRQDST_SDRAM, DRQSRC_SDRAM);

	ret = hal_dma_slave_config(hdma, &config);

	if (ret != HAL_DMA_STATUS_OK) {
		hal_log_err("dma config error, ret:%d", ret);
		goto end;
	}

	ret = hal_dma_prep_memcpy(hdma, (unsigned long)buf2, (unsigned long)buf1, DMA_TEST_LEN);
	if (ret != HAL_DMA_STATUS_OK) {
		hal_log_err("dma prep error, ret:%d", ret);
		goto end;
	}

	ret = hal_dma_start(hdma);
	if (ret != HAL_DMA_STATUS_OK) {
		hal_log_err("dma start error, ret:%d", ret);
		goto end;
	}

	while (hal_dma_tx_status(hdma, &size)!= 0);

	ret = hal_dma_stop(hdma);
	if (ret != HAL_DMA_STATUS_OK) {
		hal_log_err("dma stop error, ret:%d", ret);
		goto end;
	}

	ret = hal_dma_chan_free(hdma);
	if (ret != HAL_DMA_STATUS_OK) {
		hal_log_err("dma free error, ret:%d", ret);
		goto end;
	}

	hal_dcache_invalidate((unsigned long)buf2, DMA_TEST_LEN);

	hal_log_info("src buf:\n");
	for (i = 0;i < DMA_TEST_LEN; i++) {
		if (i % 16 == 0)
			printf("\n");
		printf("%02x ", buf1[i]);
	}
	printf("\n\n\n");
	hal_log_info("dst buf:\n");
	for (i = 0;i < DMA_TEST_LEN; i++) {
		if (i % 16 == 0)
			printf("\n");
		printf("%02x ", buf2[i]);
	}
	printf("\n\n\n");

	if (memcmp(buf1, buf2, DMA_TEST_LEN) != 0)
		printf("dma test fail\n");
	else
		printf("dma test pass\n");

end:
	dma_free_coherent(buf1);
	dma_free_coherent(buf2);

	return 0;
}

FINSH_FUNCTION_EXPORT_CMD(cmd_test_dma, hal_dma, dma hal APIs tests)

常见问题​

  1. 使用时出现数据搬运后数据为 0 的情况

    确保传输内存使用 dma_alloc_coherent 申请