Linux 內核DMA機制
DMA控制器硬件結構php
DMA容許外圍設備和主內存之間直接傳輸 I/O 數據， DMA 依賴於系統。每一種體系結構DMA傳輸不一樣，編程接口也不一樣。node
數據傳輸能夠以兩種方式觸發：一種軟件請求數據，另外一種由硬件異步傳輸。程序員
在第一種狀況下，調用的步驟能夠歸納以下（以read爲例）：編程
（1）在進程調用 read 時，驅動程序的方法分配一個 DMA 緩衝區，隨後指示硬件傳送它的數據。進程進入睡眠。數組
（2）硬件將數據寫入 DMA 緩衝區並在完成時產生一箇中斷。緩存
（3）中斷處理程序得到輸入數據，應答中斷，最後喚醒進程，該進程如今能夠讀取數據了。網絡
第二種情形是在 DMA 被異步使用時發生的。以數據採集設備爲例：app
（1）硬件發出中斷來通知新的數據已經到達。less
（2）中斷處理程序分配一個DMA緩衝區。異步
（3）外圍設備將數據寫入緩衝區，而後在完成時發出另外一箇中斷。
（4）處理程序利用DMA分發新的數據，喚醒任何相關進程。
網卡傳輸也是如此，網卡有一個循環緩衝區（一般叫作 DMA 環形緩衝區）創建在與處理器共享的內存中。每個輸入數據包被放置在環形緩衝區中下一個可用緩衝區，而且發出中斷。而後驅動程序將網絡數據包傳給內核的其它部分處理，並在環形緩衝區中放置一個新的 DMA 緩衝區。
驅動程序在初始化時分配DMA緩衝區，並使用它們直到中止運行。
DMA控制器依賴於平臺硬件，這裏只對i386的8237 DMA控制器作簡單的說明，它有兩個控制器，8個通道，具體說明以下：
控制器1: 通道0-3，字節操做, 端口爲 00-1F
控制器2: 通道 4-7, 字操做, 端口咪 C0-DF
- 全部寄存器是8 bit，與傳輸大小無關。
- 通道 4 被用來將控制器1與控制器2級聯起來。
- 通道 0-3 是字節操做，地址/計數都是字節的。
- 通道 5-7 是字操做，地址/計數都是以字爲單位的。
- 傳輸器對於（0-3通道）必須不超過64K的物理邊界，對於5-7必須不超過128K邊界。
- 對於5-7通道page registers 不用數據 bit 0, 表明128K頁
- 對於0-3通道page registers 使用 bit 0, 表示 64K頁
DMA 傳輸器限制在低於16M物理內存裏。裝入寄存器的地址必須是物理地址，而不是邏輯地址。
對於0-3通道來講地址對寄存器的映射以下：
A23 ... A16 A15 ... A8 A7 ... A0 (物理地址)
| ... | | ... | | ... |
| ... | | ... | | ... |
| ... | | ... | | ... |
P7 ... P0 A7 ... A0 A7 ... A0
| Page | Addr MSB | Addr LSB | (DMA 地址寄存器)
對於5-7通道來講地址對寄存器的映射以下：
A23 ... A17 A16 A15 ... A9 A8 A7 ... A1 A0 (物理地址)
| ... | \ \ ... \ \ \ ... \ \
| ... | \ \ ... \ \ \ ... \ (沒用)
| ... | \ \ ... \ \ \ ... \
P7 ... P1 (0) A7 A6 ... A0 A7 A6 ... A0
| Page | Addr MSB | Addr LSB | (DMA 地址寄存器)
通道 5-7 傳輸以字爲單位, 地址和計數都必須是以字對齊的。
在include/asm-i386/dma.h中有i386平臺的8237 DMA控制器的各處寄存器的地址及寄存器的定義，這裏只對控制寄存器加以說明：
DMA Channel Control/Status Register (DCSRX)
第31位 代表是否開始
第30位選定Descriptor和Non-Descriptor模式
第29位 判斷有無中斷
第8位 請求處理 （Request Pending）
第3位 Channel是否運行
第2位 當前數據交換是否完成
第1位是否由Descriptor產生中斷
第0位 是否由總線錯誤引發中斷
DMA通道使用的地址
DMA通道用dma_chan結構數組表示，這個結構在kernel/dma.c中，列出以下：
struct dma_chan {
int lock;
const char *device_id;
};
static struct dma_chan dma_chan_busy[MAX_DMA_CHANNELS] = {
[4] = { 1, "cascade" },
};
若是dma_chan_busy[n].lock != 0表示忙，DMA0保留爲DRAM更新用，DMA4用做級聯。DMA 緩衝區的主要問題是，當它大於一頁時，它必須佔據物理內存中的連續頁。
因爲DMA須要連續的內存，於是在引導時分配內存或者爲緩衝區保留物理 RAM 的頂部。在引導時給內核傳遞一個"mem="參數能夠保留 RAM 的頂部。例如，若是系統有 32MB 內存，參數"mem=31M"阻止內核使用最頂部的一兆字節。稍後，模塊可使用下面的代碼來訪問這些保留的內存：
dmabuf = ioremap( 0x1F00000 /* 31M */, 0x100000 /* 1M */);
分配 DMA 空間的方法，代碼調用 kmalloc（GFP_ATOMIC） 直到失敗爲止，而後它等待內核釋放若干頁面，接下來再一次進行分配。最終會發現由連續頁面組成的DMA 緩衝區的出現。
一個使用 DMA 的設備驅動程序一般會與鏈接到接口總線上的硬件通信，這些硬件使用物理地址，而程序代碼使用虛擬地址。基於 DMA 的硬件使用總線地址而不是物理地址，有時，接口總線是經過將 I/O 地址映射到不一樣物理地址的橋接電路鏈接的。甚至某些系統有一個頁面映射方案，可以使任意頁面在外圍總線上表現爲連續的。
當驅動程序須要向一個 I/O 設備（例如擴展板或者DMA控制器）發送地址信息時，必須使用 virt_to_bus 轉換，在接受到來自鏈接到總線上硬件的地址信息時，必須使用 bus_to_virt 了。
DMA操做函數
由於 DMA 控制器是一個系統級的資源，因此內核協助處理這一資源。內核使用 DMA 註冊表爲 DMA 通道提供了請求/釋放機制，而且提供了一組函數在 DMA 控制器中配置通道信息。
DMA 控制器使用函數request_dma和free_dma來獲取和釋放 DMA 通道的全部權，請求 DMA 通道應在請求了中斷線以後，而且在釋放中斷線以前釋放它。每個使用 DMA 的設備也必須使用中斷信號線，不然就沒法發出數據傳輸完成的通知。這兩個函數的聲明列出以下（在kernel/dma.c中）：
int request_dma(unsigned int channel, const char *name);
void free_dma(unsigned int channel);
DMA 控制器被dma_spin_lock 的自旋鎖所保護。使用函數claim_dma_lock和release_dma_lock對得到和釋放自旋鎖。這兩個函數的聲明列出以下（在kernel/dma.c中）：
unsigned long claim_dma_lock(); 獲取 DMA 自旋鎖，該函數會阻塞本地處理器上的中斷，所以，其返回值是"標誌"值，在從新打開中斷時必須使用該值。
void release_dma_lock(unsigned long flags); 釋放 DMA 自旋鎖，而且恢復之前的中斷狀態。
DMA 控制器的控制設置信息由RAM 地址、傳輸的數據（以字節或字爲單位），以及傳輸的方向三部分組成。下面是i386平臺的8237 DMA控制器的操做函數說明（在include/asm-i386/dma.h中），使用這些函數設置DMA控制器時，應該持有自旋鎖。但在驅動程序作I/O 操做時，不能持有自旋鎖。
void set_dma_mode(unsigned int channel, char mode); 該函數指出通道從設備讀（DMA_MODE_WRITE）或寫（DMA_MODE_READ）數據方式，當mode設置爲DMA_MODE_CASCADE時，表示釋放對總線的控制。
void set_dma_addr(unsigned int channel, unsigned int addr); 函數給 DMA 緩衝區的地址賦值。該函數將 addr 的最低 24 位存儲到控制器中。參數 addr 是總線地址。
void set_dma_count(unsigned int channel, unsigned int count);該函數對傳輸的字節數賦值。參數 count 也表明 16 位通道的字節數，在此狀況下，這個數字必須是偶數。
除了這些操做函數外，還有些對DMA狀態進行控制的工具函數：
void disable_dma(unsigned int channel); 該函數設置禁止使用DMA 通道。這應該在配置 DMA 控制器以前設置。
void enable_dma(unsigned int channel); 在DMA 通道中包含了合法的數據時，該函數激活DMA 控制器。
int get_dma_residue(unsigned int channel); 該函數查詢一個 DMA 傳輸還有多少字節還沒傳輸完。函數返回沒傳完的字節數。當傳輸成功時，函數返回值是0。
void clear_dma_ff(unsigned int channel) 該函數清除 DMA 觸發器（flip-flop），該觸發器用來控制對 16 位寄存器的訪問。能夠經過兩個連續的 8 位操做來訪問這些寄存器，觸發器被清除時用來選擇低字節，觸發器被置位時用來選擇高字節。在傳輸 8 位後，觸發器會自動反轉；在訪問DMA 寄存器以前，程序員必須清除觸發器（將它設置爲某個已知狀態）。
DMA映射
一個DMA映射就是分配一個 DMA 緩衝區併爲該緩衝區生成一個可以被設備訪問的地址的組合操做。通常狀況下，簡單地調用函數virt_to_bus 就設備總線上的地址，但有些硬件映射寄存器也被設置在總線硬件中。映射寄存器（mapping register）是一個相似於外圍設備的虛擬內存等價物。在使用這些寄存器的系統上，外圍設備有一個相對較小的、專用的地址區段，能夠在此區段執行DMA。經過映射寄存器，這些地址被重映射到系統 RAM。映射寄存器具備一些好的特性，包括使分散的頁面在設備地址空間看起來是連續的。但不是全部的體系結構都有映射寄存器，特別地，PC 平臺沒有映射寄存器。
在某些狀況下，爲設備設置有用的地址也意味着須要構造一個反彈（bounce）緩衝區。例如，當驅動程序試圖在一個不能被外圍設備訪問的地址（一個高端內存地址）上執行 DMA 時，反彈緩衝區被建立。而後，按照須要，數據被複制到反彈緩衝區，或者從反彈緩衝區複製。
根據 DMA 緩衝區指望保留的時間長短，PCI 代碼區分兩種類型的 DMA 映射：
- 一致 DMA 映射 它們存在於驅動程序的生命週期內。一個被一致映射的緩衝區必須同時可被 CPU 和外圍設備訪問，這個緩衝區被處理器寫時，可當即被設備讀取而沒有cache效應，反之亦然，使用函數pci_alloc_consistent創建一致映射。
- 流式 DMA映射 流式DMA映射是爲單個操做進行的設置。它映射處理器虛擬空間的一塊地址，以至它能被設備訪問。應儘量使用流式映射，而不是一致映射。這是由於在支持一致映射的系統上，每一個 DMA 映射會使用總線上一個或多個映射寄存器。具備較長生命週期的一致映射，會獨佔這些寄存器很長時間――即便它們沒有被使用。使用函數dma_map_single創建流式映射。
（1）創建一致 DMA 映射
函數pci_alloc_consistent處理緩衝區的分配和映射，函數分析以下（在include/asm-generic/pci-dma-compat.h中）：
static inline void *pci_alloc_consistent(struct pci_dev *hwdev,
size_t size, dma_addr_t *dma_handle)
{
return dma_alloc_coherent(hwdev == NULL ? NULL : &hwdev->dev,
size, dma_handle, GFP_ATOMIC);
}
結構dma_coherent_mem定義了DMA一致性映射的內存的地址、大小和標識等。結構dma_coherent_mem列出以下（在arch/i386/kernel/pci-dma.c中）：
struct dma_coherent_mem {
void *virt_base;
u32 device_base;
int size;
int flags;
unsigned long *bitmap;
};
函數dma_alloc_coherent分配size字節的區域的一致內存，獲得的dma_handle是指向分配的區域的地址指針，這個地址做爲區域的物理基地址。dma_handle是與總線同樣的位寬的無符號整數。函數dma_alloc_coherent分析以下（在arch/i386/kernel/pci-dma.c中）：
void *dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
dma_addr_t *dma_handle, int gfp)
{
void *ret;
//如果設備，獲得設備的dma內存區域，即mem= dev->dma_mem
struct dma_coherent_mem *mem = dev ? dev->dma_mem : NULL;
int order = get_order(size);//將size轉換成order，即
//忽略特定的區域，於是忽略這兩個標識
gfp &= ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM);
if (mem) {//設備的DMA映射，mem= dev->dma_mem
//找到mem對應的頁
int page = bitmap_find_free_region(mem->bitmap, mem->size,
order);
if (page >= 0) {
*dma_handle = mem->device_base + (page << PAGE_SHIFT);
ret = mem->virt_base + (page << PAGE_SHIFT);
memset(ret, 0, size);
return ret;
}
if (mem->flags & DMA_MEMORY_EXCLUSIVE)
return NULL;
}
//不是設備的DMA映射
if (dev == NULL || (dev->coherent_dma_mask < 0xffffffff))
gfp |= GFP_DMA;
//分配空閒頁
ret = (void *)__get_free_pages(gfp, order);
if (ret != NULL) {
memset(ret, 0, size);//清0
*dma_handle = virt_to_phys(ret);//獲得物理地址
}
return ret;
}
當再也不須要緩衝區時（一般在模塊卸載時），應該調用函數 pci_free_consitent 將它返還給系統。
（2）創建流式 DMA 映射
在流式 DMA 映射的操做中，緩衝區傳送方向應匹配於映射時給定的方向值。緩衝區被映射後，它就屬於設備而再也不屬於處理器了。在緩衝區調用函數pci_unmap_single撤銷映射以前，驅動程序不該該觸及其內容。
在緩衝區爲 DMA 映射時，內核必須確保緩衝區中全部的數據已經被實際寫到內存。可能有些數據還會保留在處理器的高速緩衝存儲器中，所以必須顯式刷新。在刷新以後，由處理器寫入緩衝區的數據對設備來講也許是不可見的。
若是欲映射的緩衝區位於設備不能訪問的內存區段時，某些體系結構僅僅會操做失敗，而其它的體系結構會建立一個反彈緩衝區。反彈緩衝區是被設備訪問的獨立內存區域，反彈緩衝區複製原始緩衝區的內容。
函數pci_map_single映射單個用於傳送的緩衝區，返回值是能夠傳遞給設備的總線地址，若是出錯的話就爲 NULL。一旦傳送完成，應該使用函數pci_unmap_single 刪除映射。其中，參數direction爲傳輸的方向，取值以下：
PCI_DMA_TODEVICE 數據被髮送到設備。
PCI_DMA_FROMDEVICE若是數據將發送到 CPU。
PCI_DMA_BIDIRECTIONAL數據進行兩個方向的移動。
PCI_DMA_NONE 這個符號只是爲幫助調試而提供。
函數pci_map_single分析以下（在arch/i386/kernel/pci-dma.c中）：
static inline dma_addr_t pci_map_single(struct pci_dev *hwdev,
void *ptr, size_t size, int direction)
{
return dma_map_single(hwdev == NULL ? NULL : &hwdev->dev, ptr, size,
(enum ma_data_direction)direction);
}
函數dma_map_single映射一塊處理器虛擬內存，這塊虛擬內存能被設備訪問，返回內存的物理地址，函數dma_map_single分析以下（在include/asm-i386/dma-mapping.h中）：
static inline dma_addr_t dma_map_single(struct device *dev, void *ptr,
size_t size, enum dma_data_direction direction)
{
BUG_ON(direction == DMA_NONE);
//可能有些數據還會保留在處理器的高速緩衝存儲器中，所以必須顯式刷新
flush_write_buffers();
return virt_to_phys(ptr);//虛擬地址轉化爲物理地址
}
（3）分散/集中映射
分散/集中映射是流式 DMA 映射的一個特例。它將幾個緩衝區集中到一塊兒進行一次映射，並在一個 DMA 操做中傳送全部數據。這些分散的緩衝區由分散表結構scatterlist來描述，多個分散的緩衝區的分散表結構組成緩衝區的struct scatterlist數組。
分散表結構列出以下（在include/asm-i386/scatterlist.h）：
struct scatterlist {
struct page *page;
unsigned int offset;
dma_addr_t dma_address; //用在分散/集中操做中的緩衝區地址
unsigned int length;//該緩衝區的長度
};
每個緩衝區的地址和長度會被存儲在 struct scatterlist 項中，但在不一樣的體系結構中它們在結構中的位置是不一樣的。下面的兩個宏定義來解決平臺移植性問題，這些宏定義應該在一個pci_map_sg 被調用後使用：
//從該分散表項中返回總線地址
#define sg_dma_address(sg) �sg)->dma_address)
//返回該緩衝區的長度
#define sg_dma_len(sg) �sg)->length)
函數pci_map_sg完成分散/集中映射，其返回值是要傳送的 DMA 緩衝區數；它可能會小於nents（也就是傳入的分散表項的數量），由於可能有的緩衝區地址上是相鄰的。一旦傳輸完成，分散/集中映射經過調用函數pci_unmap_sg 來撤銷映射。 函數pci_map_sg分析以下（在include/asm-generic/pci-dma-compat.h中）：
static inline int pci_map_sg(struct pci_dev *hwdev, struct scatterlist *sg,
int nents, int direction)
{
return dma_map_sg(hwdev == NULL ? NULL : &hwdev->dev, sg, nents,
(enum dma_data_direction)direction);
}
include/asm-i386/dma-mapping.h
static inline int dma_map_sg(struct device *dev, struct scatterlist *sg,
int nents, enum dma_data_direction direction)
{
int i;
BUG_ON(direction == DMA_NONE);
for (i = 0; i < nents; i++ ) {
BUG_ON(!sg[i].page);
//將頁及頁偏移地址轉化爲物理地址
sg[i].dma_address = page_to_phys(sg[i].page) + sg[i].offset;
}
//可能有些數據還會保留在處理器的高速緩衝存儲器中，所以必須顯式刷新
flush_write_buffers();
return nents;
}
DMA池
許多驅動程序須要又多又小的一致映射內存區域給DMA描述子或I/O緩存buffer，這使用DMA池比用dma_alloc_coherent分配的一 頁或多頁內存區域好，DMA池用函數dma_pool_create建立，用函數dma_pool_alloc從DMA池中分配一塊一致內存，用函數 dmp_pool_free放內存回到DMA池中，使用函數dma_pool_destory釋放DMA池的資源。
結構dma_pool是DMA池描述結構，列出以下：
struct dma_pool { /* the pool */
struct list_head page_list;//頁鏈表
spinlock_t lock;
size_t blocks_per_page;//每頁的塊數
size_t size; //DMA池裏的一致內存塊的大小
struct device *dev; //將作DMA的設備
size_t allocation; //分配的沒有跨越邊界的塊數，是size的整數倍
char name [32];//池的名字
wait_queue_head_t waitq; //等待隊列
struct list_head pools;
};
函數dma_pool_create給DMA建立一個一致內存塊池，其參數name是DMA池的名字，用於診斷用，參數dev是將作DMA的設備，參數 size是DMA池裏的塊的大小，參數align是塊的對齊要求，是2的冪，參數allocation返回沒有跨越邊界的塊數（或0）。
函數dma_pool_create返回建立的帶有要求字符串的DMA池，若建立失敗返回null。對被給的DMA池，函數dma_pool_alloc 被用來分配內存，這些內存都是一致DMA映射，可被設備訪問，且沒有使用緩存刷新機制，由於對齊緣由，分配的塊的實際尺寸比請求的大。若是分配非0的內 存，從函數dma_pool_alloc返回的對象將不跨越size邊界（如不跨越4K字節邊界）。這對在個體的DMA傳輸上有地址限制的設備來講是有利 的。
函數dma_pool_create分析以下（在drivers/base/dmapool.c中）：
struct dma_pool *dma_pool_create (const char *name, struct device *dev,
size_t size, size_t align, size_t allocation)
{
struct dma_pool *retval;
if (align == 0)
align = 1;
if (size == 0)
return NULL;
else if (size < align)
size = align;
else if ((size % align) != 0) {//對齊處理
size += align + 1;
size &= ~(align - 1);
}
//若是一致內存塊比頁大，是分配爲一致內存塊大小，不然，分配爲頁大小
if (allocation == 0) {
if (PAGE_SIZE < size)//頁比一致內存塊小
allocation = size;
else
allocation = PAGE_SIZE;//頁大小
// FIXME: round up for less fragmentation
} else if (allocation < size)
return NULL;
//分配dma_pool結構對象空間
if (!(retval = kmalloc (sizeof *retval, SLAB_KERNEL)))
return retval;
strlcpy (retval->name, name, sizeof retval->name);
retval->dev = dev;
//初始化dma_pool結構對象retval
INIT_LIST_HEAD (&retval->page_list);//初始化頁鏈表
spin_lock_init (&retval->lock);
retval->size = size;
retval->allocation = allocation;
retval->blocks_per_page = allocation / size;
init_waitqueue_head (&retval->waitq);//初始化等待隊列
if (dev) {//設備存在時
down (&pools_lock);
if (list_empty (&dev->dma_pools))
//給設備建立sysfs文件系統屬性文件
device_create_file (dev, &dev_attr_pools);
/* note: not currently insisting "name" be unique */
list_add (&retval->pools, &dev->dma_pools);//將DMA池加到dev中
up (&pools_lock);
} else
INIT_LIST_HEAD (&retval->pools);
return retval;
}
函數dma_pool_alloc從DMA池中分配一塊一致內存，其參數pool是將產生塊的DMA池，參數mem_flags是GFP_*位掩碼，參數 handle是指向塊的DMA地址，函數dma_pool_alloc返回當前沒用的塊的內核虛擬地址，並經過handle給出它的DMA地址，若是內存 塊不能被分配，返回null。
函數dma_pool_alloc包裹了dma_alloc_coherent頁分配器，這樣小塊更容易被總線的主控制器使用。這可能共享slab分配器的內容。
函數dma_pool_alloc分析以下（在drivers/base/dmapool.c中）：
void *dma_pool_alloc (struct dma_pool *pool, int mem_flags, dma_addr_t *handle)
{
unsigned long flags;
struct dma_page *page;
int map, block;
size_t offset;
void *retval;
restart:
spin_lock_irqsave (&pool->lock, flags);
list_for_each_entry(page, &pool->page_list, page_list) {
int i;
/* only cachable accesses here ... */
//遍歷一頁的每塊，而每塊又以32字節遞增
for (map = 0, i = 0;
i < pool->blocks_per_page;//每頁的塊數
i += BITS_PER_LONG, map++) {// BITS_PER_LONG定義爲32
if (page->bitmap [map] == 0)
continue;
block = ffz (~ page->bitmap [map]);//找出第一個0
if ((i + block) < pool->blocks_per_page) {
clear_bit (block, &page->bitmap [map]);
//獲得相對於頁邊界的偏移
offset = (BITS_PER_LONG * map) + block;
offset *= pool->size;
goto ready;
}
}
}
//給DMA池分配dma_page結構空間，加入到pool->page_list鏈表，
//並做DMA一致映射，它包括分配給DMA池一頁。
// SLAB_ATOMIC表示調用 kmalloc（GFP_ATOMIC）直到失敗爲止，
//而後它等待內核釋放若干頁面，接下來再一次進行分配。
if (!(page = pool_alloc_page (pool, SLAB_ATOMIC))) {
if (mem_flags & __GFP_WAIT) {
DECLARE_WAITQUEUE (wait, current);
current->state = TASK_INTERRUPTIBLE;
add_wait_queue (&pool->waitq, &wait);
spin_unlock_irqrestore (&pool->lock, flags);
schedule_timeout (POOL_TIMEOUT_JIFFIES);
remove_wait_queue (&pool->waitq, &wait);
goto restart;
}
retval = NULL;
goto done;
}
clear_bit (0, &page->bitmap [0]);
offset = 0;
ready:
page->in_use++;
retval = offset + page->vaddr;//返回虛擬地址
*handle = offset + page->dma;//相對DMA地址
#ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
memset (retval, POOL_POISON_ALLOCATED, pool->size);
#endif
done:
spin_unlock_irqrestore (&pool->lock, flags);
return retval;
}
一個簡單的使用DMA 例子
示例：下面是一個簡單的使用DMA進行傳輸的驅動程序，它是一個假想的設備，只列出DMA相關的部分來講明驅動程序中如何使用DMA的。
函數dad_transfer是設置DMA對內存buffer的傳輸操做函數，它使用流式映射將buffer的虛擬地址轉換到物理地址，設置好DMA控制器，而後開始傳輸數據。
int dad_transfer(struct dad_dev *dev, int write, void *buffer,
size_t count)
{
dma_addr_t bus_addr;
unsigned long flags;
/* Map the buffer for DMA */
dev->dma_dir = (write ? PCI_DMA_TODEVICE : PCI_DMA_FROMDEVICE);
dev->dma_size = count;
//流式映射，將buffer的虛擬地址轉化成物理地址
bus_addr = pci_map_single(dev->pci_dev, buffer, count,
dev->dma_dir);
dev->dma_addr = bus_addr; //DMA傳送的buffer物理地址
//將操做控制寫入到DMA控制器寄存器，從而創建起設備
writeb(dev->registers.command, DAD_CMD_DISABLEDMA);
//設置傳輸方向--讀仍是寫
writeb(dev->registers.command, write ? DAD_CMD_WR : DAD_CMD_RD);
writel(dev->registers.addr, cpu_to_le32(bus_addr));//buffer物理地址
writel(dev->registers.len, cpu_to_le32(count)); //傳輸的字節數
//開始激活DMA進行數據傳輸操做
writeb(dev->registers.command, DAD_CMD_ENABLEDMA);
return 0;
}
函數dad_interrupt是中斷處理函數，當DMA傳輸完時，調用這個中斷函數來取消buffer上的DMA映射，從而讓內核程序能夠訪問這個buffer。
void dad_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
{
struct dad_dev *dev = (struct dad_dev *) dev_id;
/* Make sure it's really our device interrupting */
/* Unmap the DMA buffer */
pci_unmap_single(dev->pci_dev, dev->dma_addr, dev->dma_size,
dev->dma_dir);
/* Only now is it safe to access the buffer, copy to user, etc. */
...
}
函數dad_open打開設備，此時應申請中斷號及DMA通道。
int dad_open (struct inode *inode, struct file *filp)
{
struct dad_device *my_device;
// SA_INTERRUPT表示快速中斷處理且不支持共享 IRQ 信號線
if ( (error = request_irq(my_device.irq, dad_interrupt,
SA_INTERRUPT, "dad", NULL)) )
return error; /* or implement blocking open */
if ( (error = request_dma(my_device.dma, "dad")) ) {
free_irq(my_device.irq, NULL);
return error; /* or implement blocking open */
}
return 0;
}
在與open 相對應的 close 函數中應該釋放DMA及中斷號。
void dad_close (struct inode *inode, struct file *filp)
{
struct dad_device *my_device;
free_dma(my_device.dma);
free_irq(my_device.irq, NULL);
……
}
函數dad_dma_prepare初始化DMA控制器，設置DMA控制器的寄存器的值，爲 DMA 傳輸做準備。
int dad_dma_prepare(int channel, int mode, unsigned int buf,
unsigned int count)
{
unsigned long flags;
flags = claim_dma_lock();
disable_dma(channel);
clear_dma_ff(channel);
set_dma_mode(channel, mode);
set_dma_addr(channel, virt_to_bus(buf));
set_dma_count(channel, count);
enable_dma(channel);
release_dma_lock(flags);
return 0;
}
函數dad_dma_isdone用來檢查 DMA 傳輸是否成功結束。
int dad_dma_isdone(int channel) { int residue; unsigned long flags = claim_dma_lock (); residue = get_dma_residue(channel); release_dma_lock(flags); return (residue == 0); }
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