Linux DMA驱动构架分析.docx

1、Linux DMA驱动构架分析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);205 static int _init s3c2440_dma_init(void) 206 207 return sysdev_driver_register(&s3c2440_sysclass, &s3c2440_dma_driver);208 DMA驱动作为系统驱动由sysdev_drive

2、r_register来向内核注册，这里只关注s3c2440_dma_driver相关的内容，即调用drive中的add方法，其他的kobject对象略过。201 static struct sysdev_driver s3c2440_dma_driver = 202 .add = s3c2440_dma_add,203 ; s3c2440_dma_add做了一系列的初始化工作，相应的代码如下：194 static int _init s3c2440_dma_add(struct sys_device *sysdev) 195 196 s3c2410_dma_init();197 s3c24xx

3、_dma_order_set(&s3c2440_dma_order);198 return s3c24xx_dma_init_map(&s3c2440_dma_sel);199 下面就其中出的三个函数一一进行分析。一、 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, 0x40);1306 int _init s3c24xx_dma_init(unsigned int channels, unsigned int irq, 1307 unsigned int strid

4、e) 1308 1309 struct s3c2410_dma_chan *cp; 1310 int channel; 1311 int ret; 1312 1313 printk(S3C24XX DMA Driver, (c) 2003-2004,2006 Simtec Electronicsn); 1314 1315 dma_channels = channels; 1316 1317 dma_base = ioremap(S3C24XX_PA_DMA, stride * channels); 1318 if (dma_base = NULL) 1319 printk(KERN_ERR d

5、ma failed to remap register blockn); 1320 return -ENOMEM; 1321 1322 1323 dma_kmem = kmem_cache_create(dma_desc, 1324 sizeof(struct s3c2410_dma_buf), 0,1325 SLAB_HWCACHE_ALIGN,1326 s3c2410_dma_cache_ctor);1327 1328 if (dma_kmem = NULL) 1329 printk(KERN_ERR dma failed to make kmem cachen); 1330 ret =

6、-ENOMEM; 1331 goto err; 1332 1333 1334 for (channel = 0; channel number = channel; 1341 cp-irq = channel + irq; 1342 cp-regs = dma_base + (channel * stride); 1343 1344 /* point current stats somewhere */ 1345 cp-stats = &cp-stats_store; 1346 cp-stats_store.timeout_shortest = LONG_MAX; 1347 1348 /* b

7、asic channel configuration */ 1349 1350 cp-load_timeout = 1number, cp-regs, cp-irq); 1354 1355 1356 return 0; 1357 1358 err: 1359 kmem_cache_destroy(dma_kmem); 1360 iounmap(dma_base); 1361 dma_base = NULL; 1362 return ret; 1363 1364 首先来关注一下函数传递的参数：unsigned int channels：s3c2440平台对应的DMA通道总数，为4unsigned

8、 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 */ 153 unsigned char number; /dma通道号， 154 unsigned char in_use; /当前通道是否已经使用 155 unsigned char irq_claimed; / 有无dma中断156 unsigned cha

9、r irq_enabled; /是否使能了dma中断 157 unsigned char xfer_unit; /传输块大小 158 159 /* channel state */ 160 161 enum s3c2410_dma_state state; 162 enum s3c2410_dma_loadst load_state; 163 struct s3c2410_dma_client *client; 164 165 /* channel configuration */ 166 enum s3c2410_dmasrc source; 167 enum dma_ch req_ch;

10、168 unsigned long dev_addr; 169 unsigned long load_timeout; 170 unsigned int flags; /* channel flags */171 172 struct s3c24xx_dma_map *map; /* channel hw maps */ 173 174 /* channels hardware position and configuration */ 175 void _iomem *regs; /* channels registers */176 void _iomem *addr_reg; /* da

11、ta address register */ 177 unsigned int irq; 中断号178 unsigned long dcon; /默认控制寄存器的值179 180 /* driver handles */ 181 s3c2410_dma_cbfn_t callback_fn; 传输完成回调函数 182 s3c2410_dma_opfn_t op_fn; 操作完成回调函数*/ 183 184 /* stats gathering */ 185 struct s3c2410_dma_stats *stats; 186 struct s3c2410_dma_stats stats_s

12、tore; 187 188 /* buffer list and information */ 189 struct s3c2410_dma_buf *curr; /* current dma buffer */ 190 struct s3c2410_dma_buf *next; /* next buffer to load */ 191 struct s3c2410_dma_buf *end; /* end of queue */dma缓冲区链表192 193 /* system device */ 194 struct sys_device dev; 195 ; 1315行dma_chan

13、nels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s3c2410_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

14、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。二、 s3c24xx_dma_order_set首先这个函数的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。1475 int _init s3c24xx_dma_order_set(struct s3c24xx_dma_order *ord) 1476 1477 struct s3c24xx_dma_order *nord = dma_order; 1478 1479 if (nord = NULL) 1480 n

15、ord = kmalloc(sizeof(struct s3c24xx_dma_order), GFP_KERNEL);1481 1482 if (nord = NULL) 1483 printk(KERN_ERR no memory to store dma channel ordern);1484 return -ENOMEM;1485 1486 1487 dma_order = nord; 1488 memcpy(nord, ord, sizeof(struct s3c24xx_dma_order); 1489 return 0; 1490 1477行dma_order是个全局变量，其作

16、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：51 static struct s3c24xx_dma_order _initdata s3c2440_dma_order = 52 .channels = 53 DMACH_SDI = 54 .list = 55 0 = 3 | DMA_CH_VALID,56 1 = 2 | DMA_CH_VALID,57 2 = 1 | DMA_CH_VALID,58 3 = 0 | DMA_CH_VALID,59 , 60 , 61 DMACH_I2S_IN = 62 .list = 63 0 = 1

17、| DMA_CH_VALID,64 1 = 2 | DMA_CH_VALID,65 , 66 , 67 DMACH_I2S_OUT = 68 .list = 69 0 = 2 | DMA_CH_VALID,70 1 = 1 | DMA_CH_VALID,71 , 72 , 73 DMACH_PCM_IN = 74 .list = 75 0 = 2 | DMA_CH_VALID,76 1 = 1 | DMA_CH_VALID,77 , 78 , 79 DMACH_PCM_OUT = 80 .list = 81 0 = 1 | DMA_CH_VALID,82 1 = 3 | DMA_CH_VALI

18、D,83 , 84 , 85 DMACH_MIC_IN = 86 .list = 87 0 = 3 | DMA_CH_VALID,88 1 = 2 | DMA_CH_VALID,89 , 90 , 91 , 92 ; 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 = 54 .li

19、st = 55 0 = 3 | DMA_CH_VALID,56 1 = 2 | DMA_CH_VALID,57 2 = 1 | DMA_CH_VALID,58 3 = 0 | DMA_CH_VALID,59 , 60 , 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_map 上面提到过一个map，这里就是为这个map的初

20、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 long channelsS3C_DMA_CHANNELS;/实际dma通道

21、信息 unsigned long channels_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 long map_size;/ struct s3c24xx_dma_map数组的成员个数 uns

22、igned long dcon_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。1454 int _init s3c24xx_dma_init_map(s

23、truct s3c24xx_dma_selection *sel) 1455 1456 struct s3c24xx_dma_map *nmap; 1457 size_t map_sz = sizeof(*nmap) * sel-map_size; 1458 int ptr; 1459 1460 nmap = kmalloc(map_sz, GFP_KERNEL); 1461 if (nmap = NULL) 1462 return -ENOMEM;1463 1464 memcpy(nmap, sel-map, map_sz); 1465 memcpy(&dma_sel, sel, sizeo

24、f(*sel); 1466 1467 dma_sel.map = nmap; 1468 1469 for (ptr = 0; ptr map_size; ptr+) 1470 s3c24xx_dma_check_entry(nmap+ptr, ptr);1471 1472 return 0; 1473 初始化的任务比较简单，就是（1）建立硬件dma通道信息即：struct s3c2410_dma_chan s3c2410_chansS3C_DMA_CHANNELS;（2）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_

25、order;（3）建立芯片本身的虚拟dma通道与硬件dma通道的视图：static 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_request715 int s3c2410_dma_request(unsigned int channel, 716 struct s3c2410_dma_client *client, 717 void *dev) 718 719 struct s3c2410_dma_chan *chan; 720 unsigne

26、d long flags; 721 int err; 722 723 pr_debug(dma%d: s3c2410_request_dma: client=%s, dev=%pn, 724 channel, client-name, dev); 725 726 local_irq_save(flags); 727 728 chan = s3c2410_dma_map_channel(channel); 729 if (chan = NULL) 730 local_irq_restore(flags); 731 return -EBUSY; 732 733 734 dbg_showchan(c

27、han); 735 736 chan-client = client; 737 chan-in_use = 1; 738 739 if (!chan-irq_claimed) 740 pr_debug(dma%d: %s : requesting irq %dn, 741 channel, _func_, chan-irq); 742 743 chan-irq_claimed = 1; 744 local_irq_restore(flags); 745 746 err = request_irq(chan-irq, s3c2410_dma_irq, IRQF_DISABLED, 747 client-name, (void *)chan);748 749 local_irq_save(flags); 750 751 if (err) 752 chan-in_use = 0; 75