mips一致性DMA映射、流式DMA映射的使用

来源：互联网发布：随身淘宝皇家小地主TXT 编辑：程序博客网时间：2024/05/17 22:22

一、流式DMA：

1、一般的使用方法是：

dma_buf = (void *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC|GFP_DMA, get_order(s->fragsize));
desc->snd_buffer = dma_buf;
desc->snd_dma = dma_map_single(NULL, desc->snd_buffer, s->fragsize, DMA_FROM_DEVICE);

_desc->saddr = desc->snd_dma;

kmalloc 和 _get_free_pages分配内存空间，返回的是cache段的虚拟地址(在/mm/page_alloc.c中定义);

在文件include/asm-generic/dma-mapping-common.h中有：

#define dma_map_single(d, a, s, r) dma_map_single_attrs(d, a, s, r, NULL)；

static inline dma_addr_t dma_map_single_attrs(struct device *dev, void *ptr,  10                                              size_t size,  11                                              enum dma_data_direction dir,  12                                              struct dma_attrs *attrs)  13{  14        struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);  15        dma_addr_t addr;  16  17        kmemcheck_mark_initialized(ptr, size);  18        BUG_ON(!valid_dma_direction(dir));  19        addr = ops->map_page(dev, virt_to_page(ptr),  20                             (unsigned long)ptr & ~PAGE_MASK, size,  21                             dir, attrs);  22        debug_dma_map_page(dev, virt_to_page(ptr),  23                           (unsigned long)ptr & ~PAGE_MASK, size,  24                           dir, addr, true);  25        return addr;  26}先来看一下get_dma_ops()这个函数，在/arch/mips/include/asm/dma-mapping.h定义：static inline struct dma_map_ops *get_dma_ops(struct device *dev)  15{  16        if (dev && dev->archdata.dma_ops)  17                return dev->archdata.dma_ops;  18        else  19                return mips_dma_map_ops;  20}
因为dev为NULL，所以会调用mips_dma_map_ops---->
在arch/mips/mm/dma-default.c中定义：
struct dma_map_ops *mips_dma_map_ops = &mips_default_dma_map_ops;
static struct dma_map_ops mips_default_dma_map_ops = { 304        .alloc_coherent = mips_dma_alloc_coherent, 305        .free_coherent = mips_dma_free_coherent, 306        .map_page = mips_dma_map_page, 307        .unmap_page = mips_dma_unmap_page, 308        .map_sg = mips_dma_map_sg, 309        .unmap_sg = mips_dma_unmap_sg, 310        .sync_single_for_cpu = mips_dma_sync_single_for_cpu, 311        .sync_single_for_device = mips_dma_sync_single_for_device, 312        .sync_sg_for_cpu = mips_dma_sync_sg_for_cpu, 313        .sync_sg_for_device = mips_dma_sync_sg_for_device, 314        .mapping_error = mips_dma_mapping_error, 315        .dma_supported = mips_dma_supported 316};
再回到ops->map_page，也就是会调用mips_dma_map_page：
static dma_addr_t mips_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page, 201        unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction direction, 202        struct dma_attrs *attrs) 203{ 204        unsigned long addr; 205 206        addr = (unsigned long) page_address(page) + offset; 207 208        if (!plat_device_is_coherent(dev)) 209                __dma_sync(addr, size, direction); 210 211        return plat_map_dma_mem(dev, (void *)addr, size); 212}
主要来看__dma_sync，定义在arch/mips/mm/dma-default.c：
static inline void __dma_sync(unsigned long addr, size_t size, 152        enum dma_data_direction direction) 153{ 154        switch (direction) { 155        case DMA_TO_DEVICE: 156                dma_cache_wback(addr, size); 157                break; 158 159        case DMA_FROM_DEVICE: 160                dma_cache_inv(addr, size); 161                break; 162 163        case DMA_BIDIRECTIONAL: 164                dma_cache_wback_inv(addr, size); 165                break; 166 167        default: 168                BUG(); 169        } 170}
这里我们看到分别对三种情况进行处理：
a、DMA_TO_DEVICE：把cache的数据刷回内存里，用于使能dma传输到外设之前。因为dma传输只会从内存拿数据，所以必须把cache的数据全部刷回到内存中；
b、DMA_FROM_DEVICE：把cache的数据置无效，用于dma已经传输完毕产生中断之后，准备从内存读取到驱动的buffer中。如果不把cache的数据置无效，
那么cpu就会直接从cache中取出旧的数据，不会到内存中去拿新的数据；
c、DMA_BIDIRECTIONAL跟DMA_TO_DEVICE的效果一样。

在文件中/arch/mips/include/asm/io.h定义：
 589#define dma_cache_wback_inv(start, size)        _dma_cache_wback_inv(start, size) 590#define dma_cache_wback(start, size)            _dma_cache_wback(start, size) 591#define dma_cache_inv(start, size)              _dma_cache_inv(start, size)

具体的函数在arch/mips/mm/c-r4k.c中定义如下：
void __cpuinit r4k_cache_init(void){     ......                _dma_cache_wback_inv    = r4k_dma_cache_wback_inv;1416            _dma_cache_wback        = r4k_dma_cache_wback_inv;1417            _dma_cache_inv          = r4k_dma_cache_inv;     ......｝
再来看plat_map_dma_mem，在/arch/mips/include/asm/mach-generic/dma-coherence.h中定义：
static inline dma_addr_t plat_map_dma_mem(struct device *dev, void *addr,  15        size_t size)  16{  17        return virt_to_phys(addr);  18}
arch/mips/include/asm/io.h中定义：
static inline unsigned long virt_to_phys(volatile const void *address){        return (unsigned long)address - PAGE_OFFSET + PHYS_OFFSET;}在/arch/mips/include/asm/mach-generic/spaces.h中定义：#define PAGE_OFFSET             (CAC_BASE + PHYS_OFFSET)#define CAC_BASE                _AC(0x80000000, UL)
#define PHYS_OFFSET             _AC(0, UL)
所以plat_map_dma_mem返回的是物理地址，用于填写到DMA的saddr中。


二、一致性DMA映射:desc = dma_alloc_coherent(NULL, sizeof(audio_dmadesc_t), (dma_addr_t *)&dma_phyaddr, GFP_KERNEL);
在文件arch/mips/include/asm/dma-mapping.h中定义：
static inline void *dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,  61                                       dma_addr_t *dma_handle, gfp_t gfp)  62{  63        void *ret;  64        struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);  65  66        ret = ops->alloc_coherent(dev, size, dma_handle, gfp);  67  68        debug_dma_alloc_coherent(dev, size, *dma_handle, ret);  69  70        return ret;  71}从上面的分析可以知道ops->alloc_coherent会调用mips_dma_alloc_coherent();在文件arch/mips/mm/dma-default.c中定义：static void *mips_dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, 101        dma_addr_t * dma_handle, gfp_t gfp) 102{ 103        void *ret; 104 105        if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, dma_handle, &ret)) 106                return ret; 107 108        gfp = massage_gfp_flags(dev, gfp); 109 110        ret = (void *) __get_free_pages(gfp, get_order(size)); 111 112        if (ret) { 113                memset(ret, 0, size); 114                *dma_handle = plat_map_dma_mem(dev, ret, size); 115 116                if (!plat_device_is_coherent(dev)) { 117                        dma_cache_wback_inv((unsigned long) ret, size); 118                        ret = UNCAC_ADDR(ret); 119                } 120        } 121 122        return ret; 123}因为dev为NULL，所以dma_alloc_from_coherent直接返回0。接着通过__get_free_pages分配空间得到一个cache段虚拟地址，再通过plat_map_dma_mem得到一个物理地址，再把这段地址在cache中的数据刷回到内存，最后返回一个uncache段的虚拟地址。
但是我们在驱动程序里面一般都会用cache段的地址，这样会快很多，所以通过CAC_ADDR来转换得到cache段的虚拟地址：
info->drcmr_dat = CAC_ADDR(info->drcmr_dat);


从上述可知，当用一致性DMA映射时，用得到的cache段的虚拟地址进行读写完，准备开始DMA或者DMA传输完成时，还要手动地调用dma_cache_wback、dma_cache_inv对缓冲区进行操作。
而流式DMA映射就可以一直调用dma_map_single（DMA_TO_DEVICE / DMA_FROM_DEVICE）就可以了，因为这个函数里面就带了对cache的操作。