Nios II Step By Step 3--Nios II …

Nios II Step By Step 3--Nios II 中的DMA

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www.fpga-design.net/ X; K1 Q  M(Z; o4 S1 j9 [
有了上一讲HAL的基础，我们来关注一下DMA在NIOS中的实现和编程。DMA是个老问题了，从8086/8088一直到现在，完成不需要CPU参与的数据搬家，源和目标可以是内存也可以是设备，在NIOSII中通过基于HAL编程完成。
  下图是三中基本的DMA传输：
 FPGA设计网论坛专业FPGA设计论坛" J! F- w; u1 _  g7 ])S! E
在NIOS II的HAL DMA设备模式中，DMA传输被分为两类：transmit 和receive。NIOS提供两种设备驱动实现transmit channels和receive channels，transmitchannels把缓冲区数据发送到目标设备，receive channels读取设备数据存放到缓冲区。!q5 K3 u& o# a% W0 j; f6 v
  为了适应大家不同的开发环境，下面我们完成一个相对简单的DMA操作，复制SDRAM内存缓冲区到on_chip_memory中，如果我们在库工程属性中设置了SDRAM为主内存，那么程序中分配的数组缓冲区就在SDRAM中，我们用指针赋值让指针指向on_chip_memory。这个操作完全可以在程序中用memcpy来实现，我们趋简就繁，就是为了尝试一下DMAJ。
   首先我们在SOPCBuilder中增加一个名字为dma_0的DMA设备。两个表单设置都选默认。+Z, A+ Y! z0 S+ f
 
第二步，DMA设备有三个PORT，两个MASTER PORT:read_master、write_master，一个SLAVEPORT:control_port_slave。需要在SOPCBUILDER中设置AVALONE交换总线，设置read_master和sdram连接，write_master和on_chip_memory连接，具体见下图(交叉点为黑色)。  @!A0 k7 @+ j* R
 
& @8 ^; i& e$ n
在sopc builder中生成系统，并在QuartusII中编译下载，硬件部分就OK了。如果你的DMA操作不是内存到内存的，而是内存到设备，或者设备到内存，那么你需要在上面这一步中加以设置,设备只支持读写，是CPU读写还是DMA读写设备不加以区分。
在程序中，我们要使用DMA必须包含：sys/alt_dma.h。
因为是内存DMA操作，所以我们必须实现transmit channels和receive channels，这在NIOSII中就是打开两个设备。在NIOS II IDE中生成一个以HelloWorld为模板的memory_dma工程项目修改一下程序如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>9D. t: h- {% o; Y" |/j  c
#include <sys/alt_dma.h>FPGA设计网论坛专业FPGA设计论坛( J% p. s  N0 w6b
#include "system.h"www.fpga-design.net/x" e- Y: m  U! \# M3`

static volatile int rx_done = 0;www.fpga-design.net9[! B/ k! J0 k& e, c
( m* L9 }9 l- H; l' g

static void done (void* handle, void* data)
{
  rx_done++;www.fpga-design.net*Q  q% n! p$ K, Q2C
}!M3 r. N1 ]6 ~/ ^

int main (int argc, char* argv[], char* envp[])&q# h. l0 G5 J% @, O
{(R  Q6 U8 N! m& @2^, B& q
  int rc;
  static charbuff[256];
  alt_dma_txchantxchan;
  alt_dma_rxchanrxchan;
3 d$ V3 o- y; X6 i' v' X% ~
  void* tx_data = (void*)buff;             www.fpga-design.net8?6 @* {( D4 I'c  h& X6T
  void* rx_buffer = (void*)0x01000000;
  (g) \: A7 G0 L7 P8 D( x( I+ k
  5^0 s8 y" \6 o8 N, R6 l+ [
  if ((txchan =alt_dma_txchan_open("/dev/dma_0")) == NULL)
  {7t: |. a$ h- e; ~
    printf ("Failed to opentransmit channel\n");0m7 i4 L: r6 Q) m$ w  _" t. q;T
    exit (1);
  }www.fpga-design.net'T% `5 S- }4 \! f) b( J3 h8 `

  
  if ((rxchan =alt_dma_rxchan_open("/dev/dma_0")) == NULL)/O2 M. c+ k$ d: U4 Z- |, W
  {4]" q+ O  U6 p8 ^/ ^8 A7q
    printf ("Failed to openreceive channel\n");
    exit (1);
  }
  
  if ((rc = alt_dma_txchan_send(txchan,:b0 a" H" T+ n! `* C
                        tx_data,
                        128,
                        NULL,
                         NULL))< 0)
  {FPGA设计网论坛专业FPGA设计论坛# R# w  n1 c5 ^8 W#[
    printf ("Failed to posttransmit request, reason = %i\n", rc);
    exit (1);
  }
  
  
  if ((rc =alt_dma_rxchan_prepare (rxchan,#N5 Q* h: X, E6 v* `: B
                         rx_buffer,
                         128,
                         done,1L* z: O! s' ]. `(l  w
                          NULL))< 0)
  {
    printf ("Failed to post readrequest, reason = %i\n", rc);
    exit (1);www.fpga-design.net.S0 a* e! b3 D$ C) S3 l
  }
   6e9 x  G2 D: F# m+ i8R
   4}% X5 J. }6 W+ }
   &\( T0 h- d& T8 g" h6 d+ n, C* W) L
    while (!rx_done);-C% [5 x% @3 p' o' M5 V( O
       printf("Transfer successful!\n");!i. g" T4 I2 |; ~1 p/ t6 s
    return 0;
}6F1 o+ u) k# S4 i  _)s
我们很多人对DMA理解的很深入，在其他嵌入式领域有丰富的经验，在其他系统上的实现问题很自然会想在NIOSII中是怎么完成的呢，比如DMA完成以后需要中断吗？如何知道DMA传输完成等等，在上面的程序中，实际上是通过回调函数完成的，回调函数在Windows系统的WINAPI中以及驱动开发中被大量使用。FPGA设计网论坛专业FPGA设计论坛" v5 d, h$ ~8 Y6 X% w
  好了，DMA就是如此，还有一些相关的函数需要去尝试一下。尝试非常重要，在资料欠缺的时候，需要创建环境去实验，你的理解是这样的，按这样的理解会有这样的结果，实际做一下到底是怎样的，不符合？是理解错了吗？不断尝试，收益无限