linux内存学习笔记（三）——静态映射与DMA

来源：互联网发布：淘宝服装质检标准编辑：程序博客网时间：2024/06/10 15:55

一、静态映射概述

在将linux移植到目标电路板时，通常会建立外设I/O内存到虚拟地址的静态映射。

能过在map_desc结构体添加新成员即可完成静态映射任务。

struct map_desc{

unsigned long virtual;

unsigned long pfn;

unsigned long length;

unsigned long type;

};

二、LPC3250相关

static struct map_desc lpc32xx_io_desc[] __initdata = {

{

.virtual = io_p2v(AHB0_START),

.pfn = __phys_to_pfn(AHB0_START),

.length = AHB0_SIZE,

.type = MT_DEVICE

{

.virtual = io_p2v(AHB1_START),

.pfn = __phys_to_pfn(AHB1_START),

.length = AHB1_SIZE,

.type = MT_DEVICE

{

.virtual = io_p2v(FABAPB_START),

.pfn = __phys_to_pfn(FABAPB_START),

.length = FABAPB_SIZE,

.type = MT_DEVICE

{

.virtual = io_p2v(IRAM_BASE),

.pfn = __phys_to_pfn(IRAM_BASE),

.length = (SZ_64K * 4),

.type = MT_DEVICE

};

void __init lpc32xx_map_io(void)

{

iotable_init (lpc32xx_io_desc, ARRAY_SIZE (lpc32xx_io_desc));

}

lpc32xx_io_desc[]数组指明要静态初始化的成员及其范围，实际的页面映射则是由lpc32xx_map_io()调用iotable_init()来完成的。lpc3250开发板静态映射分两步完成的

即有两个数组要进行静态映射，除了刚介绍的，还有就是smartarm3250_io_desc[]。当然映射的原理都是一样的。最后smartarm3250_map_io()函数由MACHIN_START,MACHINE_END宏赋值给map_io()函数。

static void __init smartarm3250_map_io(void)

{

lpc32xx_map_io();

iotable_init(smartarm3250_io_desc, ARRAY_SIZE(smartarm3250_io_desc));

}

static struct map_desc smartarm3250_io_desc[] __initdata = {

{ /* nCS2, CAN SJA1000 */

.virtual = io_p2v(EMC_CS2_BASE),

.pfn = __phys_to_pfn(EMC_CS2_BASE),

.length = SZ_1M,

.type = MT_DEVICE

{ /* nCS1, CF Card */

.virtual = io_p2v(EMC_CS1_BASE),

.pfn = __phys_to_pfn(EMC_CS1_BASE),

.length = SZ_1M,

.type = MT_DEVICE

}

};

MACHINE_START (LPC3XXX, "SmartARM3250 board with the LPC3250 Microcontroller")

/* Maintainer: Kevin Wells, NXP Semiconductors */

.phys_io = UART5_BASE,

.io_pg_offst = ((io_p2v (UART5_BASE))>>18) & 0xfffc,

.boot_params = 0x80000100,

.map_io = smartarm3250_map_io,

.init_irq = lpc32xx_init_irq,

.timer = &lpc32xx_timer,

.init_machine = smartarm3250_board_init,

MACHINE_END

三、DMA

n 当DMA的目的地址与Cache所缓存的内存地址访问有重叠时，会发生Cache与内存之间数据“不一致”问题。

n 获得具备DMA能力的内存

__get_dma_pages(gfp_mask,order)

它的定义

#define __get_dma_pages(gfp_mask,order) __get_free_pages((gfp_mask) | GFP_DMA,(order))

n 虚拟地址：linux内核看到的地址

物理地址：CPU看到的地址

总线地址：设备看到的地址

n int dma_set_mask(struct device *dev, u64 mask);

如果，对于只能在24位地址上执行DMA操作的设备而言，就应该调用

dma_set_mask(dev,0xffffff)

n 一致性DMA缓冲区

一致性DMA缓冲区，首先内存要具有DMA能力，然后内存区域和Cache不会产生数据“不一致”问题。

void *dma_alloc_coherent(struct device *dev,size_t size,dma_addr_t *handle,gfp_t gfp)

dma_addr_t,代表总线地址

该函数返回申请到的DMA缓冲区的虚拟地址。

释放函数

void dma_free_coherent(struct device *dev,size_t size,void *cpu_addr,dma_addr_t handle);

n 流式DMA缓冲区

流式DMA缓冲区即缓冲区不是由驱动申请的，而是由内核上层使用kmalloc(),__get_free_pages()等方法实现。

流式DMA映射操作在本质上多数就是进行Cache的invalidate或flush操作，以解决Cache一致性问题。

dma_addr_t dma_map_single(struct device *dev,void *buffer,size_t size,

enum dma_data_direction direction);

dma_data_direction为DMA的方向

DMA_TO_DEVICE,DMA_FROM_DEVICE,

DMA_BIDIRECTIONAL,DMA_NONE

反函数

void dma_unmap_single(struct device *dev,dma_addr_t dma_addr,

size_t size,enum dma_data_direction direction);

如果支持SG(分散聚集)模式。

int dma_map_sg(struct device *dev,struct scatterlist *sg,int nents,

enum dma_data_direction direction);

nents，散列表（scatterlist）的入口数量

返回DMA缓冲区的数量。

dma_addr_t sg_dma_address(struct scatterlist *sg);

返回scatterlist对应缓冲区的总线地址

unsigned int sg_dma_len(struct scatterlist *sg)

返回scatterlist对应缓冲区的长度。

去映射

void dma_unmap_sg(struct device *dev,struct scatterlist *list,

int nents,enum dma_data_direction direction);

n 申请和释放DMA通道

int request_dma(unsigned int dmanr,const chat *device_id)

设备结构体指针可作为device_id的最佳参数。

void free_dma(unsigned int dmanr);

n DMA使用流程

request_dma()初始化DMAC

申请DMA缓冲区

进行DMA传输

中断处理

释放DMA缓冲区

free_dma()