Linux驅動之DMA（三）

目錄

    • 一、驅動內容
      • 1. 核心結構體解析
      • 2. 關鍵模塊解析
      • 3. 驅動初始化流程
      • 4. 關鍵寄存器操作
      • 5. 典型工作流程
      • 6. 代碼特點
      • 7. 重要函數列表
      • 8. 使用示例
    • 二、驅動中DMA的使用
      • 1. DMA通道初始化（`imx_uart_dma_init`）
      • 2. DMA發送流程（`imx_uart_dma_tx`）
      • 3. DMA發送完成回調（`imx_uart_dma_tx_callback`）
      • 4. DMA接收實現（`imx_uart_start_rx_dma`）
      • 5. DMA接收回調（`imx_uart_dma_rx_callback`）
      • 6. DMA引擎核心操作
      • 7. DMA寄存器配置
      • 8. DMA中斷處理
      • 9. DMA性能優化
      • 10. DMA錯誤處理
      • 11. DMA與傳統中斷模式對比
      • 12. DMA傳輸生命周期
      • 13. DMA寄存器配置示例
      • 14. DMA緩沖區管理
      • 15. DMA性能調優建議
      • 16. DMA調試方法
      • 17. DMA異常處理
      • 18. DMA與電源管理
      • 19. DMA性能指標
      • 20. DMA調試寄存器
      • 21. DMA典型問題排查

??本文分析的驅動源碼路徑為：https://github.com/rockchip-linux/kernel/blob/develop-5.10/drivers/tty/serial/imx.c

一、驅動內容

1. 核心結構體解析

  1. imx_uart_data（硬件特性描述）
struct imx_uart_data {unsigned uts_reg;        // UART測試寄存器偏移enum imx_uart_type devtype; // 設備類型（i.MX1/21/53/6Q）
};
  1. imx_port（核心驅動結構）
struct imx_port {struct uart_port port;  // 標準UART端口結構struct timer_list timer; // 調制解調器狀態輪詢定時器struct dma_chan *dma_chan_rx, *dma_chan_tx; // DMA通道void *rx_buf;           // DMA接收緩沖區struct circ_buf rx_ring; // 接收環形緩沖區// 其他寄存器緩存、GPIO、時鐘等成員...
};

2. 關鍵模塊解析

DMA傳輸管理

  • DMA通道初始化：imx_uart_dma_init
  • DMA發送流程：imx_uart_dma_tx
  • DMA接收回調處理：imx_uart_dma_rx_callback

中斷處理：

  • 主中斷處理函數：
static irqreturn_t imx_uart_int(int irq, void *dev_id)
{// 處理各種中斷源（接收、發送、狀態變化等）if (usr1 & USR1_RRDY) { // 接收就緒__imx_uart_rxint();}if (usr1 & USR1_TRDY || usr2 & USR2_TXDC) { // 發送完成imx_uart_transmit_buffer();}
}
  • DMA接收中斷處理：
static void imx_uart_dma_rx_callback(void *data)
{// 處理DMA接收完成事件dma_sync_sg_for_cpu(); // 同步數據tty_insert_flip_string(); // 將數據送入TTY層dma_sync_sg_for_device(); // 重新同步DMA
}

UART核心操作：

  • 發送緩沖區處理：
static void imx_uart_transmit_buffer(struct imx_port *sport)
{// 處理XON/XOFF字符if (sport->port.x_char) {imx_uart_writel(sport, sport->port.x_char, URTX0);return;}// 使用DMA或PIO發送數據if (sport->dma_is_enabled) {imx_uart_dma_tx(sport);} else {// PIO模式發送while (!uart_circ_empty(xmit) && !TXFULL) {imx_uart_writel(sport, xmit->buf[xmit->tail], URTX0);}}
}
  • 接收錯誤處理：
static void imx_uart_clear_rx_errors(struct imx_port *sport)
{// 處理幀錯誤、校驗錯誤、溢出等錯誤if (usr2 & USR2_ORE) {sport->port.icount.overrun++;imx_uart_writel(sport, USR2_ORE, USR2);}
}

電源管理：

  • 掛起/恢復操作：
static int imx_uart_suspend_noirq(struct device *dev)
{// 保存寄存器上下文imx_uart_save_context(sport);clk_disable(sport->clk_ipg); // 關閉時鐘
}static int imx_uart_resume_noirq(struct device *dev)
{// 恢復寄存器狀態imx_uart_restore_context(sport);
}

控制臺支持（可選）：

#if IS_ENABLED(CONFIG_SERIAL_IMX_CONSOLE)
static void imx_uart_console_write(struct console *co, const char *s, unsigned int count)
{// 控制臺輸出實現while (imx_uart_readl(sport, UTS) & UTS_TXFULL) {}imx_uart_writel(sport, ch, URTX0);
}
#endif

3. 驅動初始化流程

static int imx_uart_probe(struct platform_device *pdev)
{// 1. 獲取平臺資源base = devm_ioremap_resource(...); // 寄存器映射sport->clk_ipg = devm_clk_get(...); // 獲取時鐘// 2. 初始化UART端口sport->port.ops = &imx_uart_pops; // 操作函數集sport->port.uartclk = clk_get_rate(sport->clk_per); // 設置時鐘頻率// 3. 注冊DMA通道if (imx_uart_dma_init(sport) == 0) {imx_uart_enable_dma(sport); // 啟用DMA}// 4. 注冊UART端口return uart_add_one_port(&imx_uart_uart_driver, &sport->port);
}

4. 關鍵寄存器操作

  1. 發送寄存器（URTX0）：
imx_uart_writel(sport, data, URTX0); // 發送單個字符
  1. 控制寄存器（UCR1-UCR4）：
// 啟用DMA發送
ucr1 |= UCR1_TXDMAEN;
imx_uart_writel(sport, ucr1, UCR1);
  1. FIFO控制寄存器（UFCR）：
imx_uart_writel(sport, TXTL_DMA << UFCR_TXTL_SHF, UFCR); // 設置FIFO觸發級別

5. 典型工作流程

數據發送流程：

用戶寫入數據 → imx_uart_start_tx() → └─ DMA模式: imx_uart_dma_tx() → dmaengine_prep_slave_sg() → 啟動DMA傳輸 → └─ PIO模式: imx_uart_writel() → 硬件發送 → 中斷處理 → imx_uart_txint()

數據接收流程：

硬件接收 → DMA中斷 → imx_uart_dma_rx_callback() → └─ tty_insert_flip_string() → 提交到TTY層 → 用戶讀取

電源管理：

suspend → imx_uart_suspend_noirq() → └─ 保存寄存器狀態 → 禁用時鐘 → 進入睡眠
resume → imx_uart_resume_noirq() → └─ 恢復寄存器 → 啟用時鐘 → 恢復運行

6. 代碼特點

  1. DMA優化：

    • 使用循環DMA（cyclic DMA）實現高效接收
    • 支持DMA和PIO兩種傳輸模式
    • 自動切換DMA/POLL模式

  2. 硬件特性適配：

    • 支持i.MX1/21/53/6Q等不同版本
    • 處理DTE/RTS/CTS等硬件流控
    • 支持RS485模式

  3. 錯誤處理：

    • 處理溢出（OVERRUN）、幀錯誤（FRAMERR）、校驗錯誤（PARITYERR）等
    • 自動恢復機制（如imx_uart_flush_buffer()）

7. 重要函數列表

函數名功能說明調用時機
imx_uart_dma_tx()啟動DMA發送有數據需要發送時
imx_uart_dma_rx_callback()DMA接收完成回調接收DMA完成時
imx_uart_transmit_buffer()發送數據處理發送緩沖區有數據時
imx_uart_set_termios()設置串口參數（波特率等）termios配置變更時
imx_uart_rs485_config()RS485模式配置RS485模式切換時
imx_uart_probe()驅動探測函數平臺設備匹配時

8. 使用示例

  1. 發送數據：
// 用戶調用write()時，最終調用
imx_uart_start_tx() → imx_uart_dma_tx() → 啟動DMA傳輸
  1. 接收數據：
// 硬件接收到數據時觸發
DMA中斷 → imx_uart_dma_rx_callback() → 數據提交到TTY層
  1. 設置波特率：
stty /dev/ttymxc0 115200
→ 內核調用imx_uart_set_termios() → 重新配置UBIR/UBMR寄存器

二、驅動中DMA的使用

1. DMA通道初始化（imx_uart_dma_init）

static int imx_uart_dma_init(struct imx_port *sport)
{struct dma_slave_config slave_config = {};struct device *dev = sport->port.dev;int ret;// 1. 請求DMA通道（接收方向）sport->dma_chan_rx = dma_request_slave_channel(dev, "rx");if (!sport->dma_chan_rx) {dev_dbg(dev, "cannot get the DMA channel.\n");ret = -EINVAL;goto err;}// 2. 配置DMA參數（接收方向）slave_config.direction = DMA_DEV_TO_MEM; // 設備到內存slave_config.src_addr = sport->port.mapbase + URXD0; // UART接收寄存器物理地址slave_config.src_addr_width = DMA_SLAVE_BUSWIDTH_1_BYTE; // 每次傳輸1字節slave_config.src_maxburst = RXTL_DMA - 1; // 突發傳輸大小（比FIFO觸發級少1）ret = dmaengine_slave_config(sport->dma_chan_rx, &slave_config); // 應用配置// 3. 分配接收緩沖區sport->rx_buf = kzalloc(RX_BUF_SIZE, GFP_KERNEL); // 16頁大小if (!sport->rx_buf) {ret = -ENOMEM;goto err;}sport->rx_ring.buf = sport->rx_buf;// 4. 請求并配置發送DMA通道sport->dma_chan_tx = dma_request_slave_channel(dev, "tx");slave_config.direction = DMA_MEM_TO_DEV; // 內存到設備slave_config.dst_addr = sport->port.mapbase + URTX0; // UART發送寄存器物理地址slave_config.dst_addr_width = DMA_SLAVE_BUSWIDTH_1_BYTE;slave_config.dst_maxburst = TXTL_DMA; // 發送FIFO觸發級別dmaengine_slave_config(sport->dma_chan_tx, &slave_config);
}

  1. 通道請求：

    • dma_request_slave_channel(dev, "rx")：通過設備樹或平臺數據匹配DMA通道
    • dma_request_slave_channel(dev, "tx")：同上，請求發送通道

  2. DMA配置：

    • 方向：DMA_DEV_TO_MEM（接收）或 DMA_MEM_TO_DEV（發送）
    • 地址寬度：DMA_SLAVE_BUSWIDTH_1_BYTE保證字節對齊傳輸
    • 突發傳輸：src_maxburst設置DMA突發傳輸大小，與FIFO觸發級別配合

  3. 緩沖區管理：

    • rx_buf = kzalloc(RX_BUF_SIZE, GFP_KERNEL)：分配連續內存作為DMA緩沖區
    • RX_BUF_SIZE = RX_DMA_PERIODS * PAGE_SIZE / 4：16個周期，每個周期1頁/4=4KB

2. DMA發送流程（imx_uart_dma_tx）

static void imx_uart_dma_tx(struct imx_port *sport)
{struct circ_buf *xmit = &sport->port.state->xmit;struct scatterlist *sgl = sport->tx_sgl;struct dma_async_tx_descriptor *desc;struct dma_chan	*chan = sport->dma_chan_tx;// 1. 檢查是否已有DMA傳輸if (sport->dma_is_txing)return;// 2. 準備DMA映射sport->tx_bytes = uart_circ_chars_pending(xmit);if (xmit->tail < xmit->head || xmit->head == 0) {// 單個scatterlistsg_init_one(sgl, xmit->buf + xmit->tail, sport->tx_bytes);} else {// 環形緩沖區分兩段映射sg_init_table(sgl, 2);sg_set_buf(sgl, xmit->buf + xmit->tail, UART_XMIT_SIZE - xmit->tail);sg_set_buf(sgl + 1, xmit->buf, xmit->head);}// 3. 執行DMA映射ret = dma_map_sg(dev, sgl, sport->dma_tx_nents, DMA_TO_DEVICE);// 4. 準備DMA描述符desc = dmaengine_prep_slave_sg(chan, sgl, ret, DMA_MEM_TO_DEV, DMA_PREP_INTERRUPT);// 5. 設置回調desc->callback = imx_uart_dma_tx_callback;desc->callback_param = sport;// 6. 提交并啟動DMAdmaengine_submit(desc);dma_async_issue_pending(chan);
}

  1. 環形緩沖區分段：

    • 當發送緩沖區頭尾指針未回繞時，單段映射
    • 當頭尾指針回繞時，使用兩個scatterlist實現環形緩沖區映射

  2. DMA映射：

    • dma_map_sg()：將虛擬地址轉換為DMA物理地址
    • DMA_TO_DEVICE：傳輸方向標志

  3. 描述符準備：

    • dmaengine_prep_slave_sg()：準備scatter-gather DMA傳輸
    • DMA_PREP_INTERRUPT：要求傳輸完成時觸發中斷

  4. 傳輸啟動：

    • dmaengine_submit()：將描述符加入傳輸隊列
    • dma_async_issue_pending()：激活DMA傳輸

3. DMA發送完成回調（imx_uart_dma_tx_callback）

static void imx_uart_dma_tx_callback(void *data)
{struct imx_port *sport = data;struct scatterlist *sgl = &sport->tx_sgl[0];struct circ_buf *xmit = &sport->port.state->xmit;// 1. 解除DMA映射dma_unmap_sg(sport->port.dev, sgl, sport->dma_tx_nents, DMA_TO_DEVICE);// 2. 更新發送狀態xmit->tail = (xmit->tail + sport->tx_bytes) & (UART_XMIT_SIZE - 1);sport->port.icount.tx += sport->tx_bytes;// 3. 重置DMA狀態sport->dma_is_txing = 0;// 4. 喚醒等待的寫入進程if (uart_circ_chars_pending(xmit) < WAKEUP_CHARS)uart_write_wakeup(&sport->port);// 5. 如果還有數據，重新啟動DMAif (!uart_circ_empty(xmit) && !uart_tx_stopped(&sport->port))imx_uart_dma_tx(sport);
}

  1. 傳輸完成處理：

    • 更新發送緩沖區尾指針xmit->tail
    • 增加發送計數icount.tx

  2. 自動重啟機制：

    • 如果發送緩沖區仍有數據，自動重新啟動DMA傳輸
    • 實現"偽循環"效果（非硬件循環，而是軟件層重提交）

  3. 同步與喚醒：

    • uart_write_wakeup()：喚醒等待的寫入進程
    • 保證數據流的連續性

4. DMA接收實現（imx_uart_start_rx_dma）

static int imx_uart_start_rx_dma(struct imx_port *sport)
{struct scatterlist *sgl = &sport->rx_sgl;struct dma_chan	*chan = sport->dma_chan_rx;struct device *dev = sport->port.dev;struct dma_async_tx_descriptor *desc;int ret;// 1. 初始化scatterlistsg_init_one(sgl, sport->rx_buf, RX_BUF_SIZE);// 2. 執行DMA映射ret = dma_map_sg(dev, sgl, 1, DMA_FROM_DEVICE);if (ret == 0) {dev_err(dev, "DMA mapping error for RX.\n");return -EINVAL;}// 3. 準備循環DMA描述符desc = dmaengine_prep_dma_cyclic(chan, sg_dma_address(sgl), sg_dma_len(sgl),sg_dma_len(sgl) / sport->rx_periods, DMA_DEV_TO_MEM, DMA_PREP_INTERRUPT);// 4. 設置回調desc->callback = imx_uart_dma_rx_callback;desc->callback_param = sport;// 5. 提交并啟動DMAsport->dma_is_rxing = 1;sport->rx_cookie = dmaengine_submit(desc);dma_async_issue_pending(chan);return 0;
}

  1. 循環DMA（Cyclic DMA）：

    • dmaengine_prep_dma_cyclic()：創建循環傳輸
    • 每當DMA傳輸到緩沖區末尾時自動回到開頭，適合流式接收

  2. 緩沖區管理：

    • rx_ring：環形緩沖區跟蹤讀寫指針
    • rx_periods：將緩沖區分成16個周期（RX_DMA_PERIODS）

  3. 硬件級優化：

    • src_maxburst = RXTL_DMA - 1：突發傳輸大小比FIFO觸發級少1
    • 利用aging timer機制：當字符在FIFO中停留時間過長時觸發DMA傳輸

5. DMA接收回調（imx_uart_dma_rx_callback）

static void imx_uart_dma_rx_callback(void *data)
{struct imx_port *sport = data;struct scatterlist *sgl = &sport->rx_sgl;struct tty_port *port = &sport->port.state->port;struct dma_tx_state state;enum dma_status status;unsigned int w_bytes = 0, r_bytes, bd_size;// 1. 獲取DMA狀態status = dmaengine_tx_status(chan, sport->rx_cookie, &state);// 2. 計算數據位置rx_ring->head = sg_dma_len(sgl) - state.residue; // 當前寫入位置bd_size = sg_dma_len(sgl) / sport->rx_periods; // 每個周期大小rx_ring->tail = ((rx_ring->head-1) / bd_size) * bd_size; // 當前讀取位置// 3. 數據搬運if (rx_ring->head > rx_ring->tail) {r_bytes = rx_ring->head - rx_ring->tail;dma_sync_sg_for_cpu(); // 同步CPU訪問w_bytes = tty_insert_flip_string(); // 搬運到TTY層dma_sync_sg_for_device(); // 重新同步DMA訪問}// 4. 提交TTY緩沖區if (w_bytes) {tty_flip_buffer_push(port);dev_dbg(sport->port.dev, "Received %d bytes via DMA\n", w_bytes);}
}

  1. 緩沖區同步：

    • dma_sync_sg_for_cpu()：CPU訪問前同步
    • dma_sync_sg_for_device()：DMA訪問前重新同步

  2. 數據量計算：

    • state.residue：剩余未傳輸字節數
    • head = total - residue：計算當前寫入位置
    • tail = head所在周期的起始位置：確定讀取范圍

  3. 數據搬運：

    • tty_insert_flip_string()：將DMA緩沖區數據插入TTY翻轉緩沖區
    • tty_flip_buffer_push()：提交緩沖區供上層讀取

6. DMA引擎核心操作

操作類型函數調用功能說明
通道請求dma_request_slave_channel()獲取DMA通道
通道配置dmaengine_slave_config()設置傳輸方向、地址、突發大小等
單次傳輸準備dmaengine_prep_slave_sg() 準備scatter-gather DMA傳輸
循環傳輸準備dmaengine_prep_dma_cyclic()準備循環DMA傳輸（用于接收）
映射/解映射dma_map_sg() / dma_unmap_sg()虛擬地址到物理地址映射
同步CPU訪問dma_sync_sg_for_cpu()保證CPU訪問前數據一致性
同步設備訪問dma_sync_sg_for_device()保證DMA訪問前數據一致性
提交傳輸dmaengine_submit()將描述符加入傳輸隊列
啟動傳輸dma_async_issue_pending()激活DMA傳輸
終止傳輸dmaengine_terminate_all()終止所有待處理的DMA傳輸

7. DMA寄存器配置

static void imx_uart_enable_dma(struct imx_port *sport)
{u32 ucr1 = imx_uart_readl(sport, UCR1);ucr1 |= UCR1_RXDMAEN | UCR1_TXDMAEN | UCR1_ATDMAEN; // 啟用DMA功能imx_uart_writel(sport, ucr1, UCR1);
}
寄存器位定義功能
UCR1UCR1_RXDMAEN接收DMA使能
UCR1_TXDMAEN發送DMA使能
UCR1_ATDMAEN老化定時器DMA使能（接收）
UFCRUFCR_TXTL發送FIFO觸發級別
UFCR_RXTL接收FIFO觸發級別

8. DMA中斷處理

static irqreturn_t imx_uart_int(int irq, void *dev_id)
{// 1. 讀取中斷狀態usr1 = imx_uart_readl(sport, USR1);usr2 = imx_uart_readl(sport, USR2);// 2. 處理發送完成中斷if (usr1 & USR1_TRDY || usr2 & USR2_TXDC) {imx_uart_transmit_buffer(sport);}// 3. 處理接收中斷if (usr1 & (USR1_RRDY | USR1_AGTIM)) {__imx_uart_rxint(irq, dev_id);}
}

  1. 發送中斷：

    • USR1_TRDY：發送緩沖區可寫
    • USR2_TXDC：傳輸完成

  2. 接收中斷：

    • USR1_RRDY：接收緩沖區準備就緒
    • USR1_AGTIM：老化定時器超時（接收中斷）

9. DMA性能優化

  1. 突發傳輸（Burst Size）：

    slave_config.src_maxburst = RXTL_DMA - 1; // 接收突發大小=FIFO觸發級-1
slave_config.dst_maxburst = TXTL_DMA; // 發送突發大小=FIFO觸發級
    • 保證DMA傳輸與FIFO觸發級別匹配，避免過度中斷

  2. 循環接收優化：

    #define RX_DMA_PERIODS 16
#define RX_BUF_SIZE (RX_DMA_PERIODS * PAGE_SIZE / 4)
    • 將4KB緩沖區劃分為16個周期，每個周期256字節
    • 通過dmaengine_prep_dma_cyclic()實現自動循環

  3. 零拷貝優化：

    • 數據直接從DMA緩沖區搬運到TTY層
    • 減少內存拷貝次數

10. DMA錯誤處理

  1. DMA錯誤檢測：

    status = dmaengine_tx_status(chan, sport->rx_cookie, &state);
if (status == DMA_ERROR) {imx_uart_clear_rx_errors(sport);return;
}

  2. 傳輸終止：

    dmaengine_terminate_sync(sport->dma_chan_tx); // 終止發送
dmaengine_terminate_sync(sport->dma_chan_rx); // 終止接收

  3. 異常處理：

    • 溢出處理：USR2_ORE標志
    • 幀錯誤處理：USR1_FRAMERR標志
    • 校驗錯誤處理：USR1_PARITYERR標志

11. DMA與傳統中斷模式對比

特性DMA模式中斷模式
CPU占用率極低較高
傳輸效率高（突發傳輸）低（逐字節中斷）
適用場景大數據量傳輸小數據量或無DMA支持平臺
中斷頻率低（每DMA周期觸發）高（每字節觸發）
緩沖區管理環形DMA緩沖區內核環形緩沖區
數據搬運次數1次/周期1次/字節

12. DMA傳輸生命周期

1. 初始化：→ 請求DMA通道→ 配置DMA參數→ 分配緩沖區2. 啟動傳輸：→ 準備描述符→ 提交并啟動DMA3. 傳輸中：→ 硬件DMA搬運數據→ 傳輸完成觸發中斷→ 調用回調函數4. 完成處理：→ 同步CPU訪問→ 數據搬運到TTY層→ 重新啟動DMA（如需要）5. 終止：→ 終止DMA傳輸→ 釋放DMA緩沖區→ 釋放DMA通道

13. DMA寄存器配置示例

/* FIFO控制寄存器配置 */
imx_uart_writel(sport, TXTL_DMA << UFCR_TXTL_SHF | RXTL_DMA, UFCR);/* 啟用DMA功能 */
ucr1 |= UCR1_RXDMAEN | UCR1_TXDMAEN | UCR1_ATDMAEN;
imx_uart_writel(sport, ucr1, UCR1);

  1. FIFO觸發級：

    • 發送：TXTL_DMA = 8（8字節觸發）
    • 接收：RXTL_DMA = 9（9字節觸發）

  2. 老化定時器：

    • UCR1_ATDMAEN：啟用老化定時器DMA模式
    • 當字符在FIFO中停留時間過長時觸發DMA傳輸

14. DMA緩沖區管理

struct imx_port {// ...void *rx_buf;            // DMA接收緩沖區struct circ_buf rx_ring;  // 環形緩沖區管理// ...
};

環形緩沖區管理：

// 計算當前接收位置
rx_ring.head = sg_dma_len(sgl) - state.residue;
bd_size = sg_dma_len(sgl) / sport->rx_periods;
rx_ring.tail = ((rx_ring.head-1) / bd_size) * bd_size;// 數據量計算
r_bytes = rx_ring.head - rx_ring.tail;

特點：

  1. 硬件級環形：DMA硬件自動循環填充緩沖區
  2. 軟件級環形：rx_ring跟蹤讀取位置
  3. 零拷貝：數據直接從DMA緩沖區搬運到TTY層

15. DMA性能調優建議

  1. 調整FIFO觸發級：

    imx_uart_setup_ufcr(sport, TXTL_DMA, RXTL_DMA);
    • 發送：8字節觸發
    • 接收：9字節觸發（老化定時器觸發）

  2. 調整DMA周期數：

    #define RX_DMA_PERIODS 16
#define RX_BUF_SIZE (RX_DMA_PERIODS * PAGE_SIZE / 4)
    • 16個周期，每個周期256字節（總4KB）
    • 根據數據流量調整周期數

  3. 優化突發大小：

    slave_config.src_maxburst = RXTL_DMA - 1; // 接收突發大小=FIFO觸發級-1
slave_config.dst_maxburst = TXTL_DMA;       // 發送突發大小=FIFO觸發級
    • 匹配FIFO觸發級別，避免DMA與FIFO沖突

16. DMA調試方法

  1. 查看DMA通道狀態：

    cat /proc/interrupts | grep imx

  2. 日志輸出：

    dev_dbg(sport->port.dev, "TX: %d bytes by DMA\n", w_bytes); // 發送日志
dev_dbg(sport->port.dev, "RX: %d bytes received\n", w_bytes); // 接收日志

  3. 手動觸發DMA測試：

    echo "DMA test" > /dev/ttymxc0  // 測試發送DMA
cat /dev/ttymxc0              // 測試接收DMA

  4. 錯誤統計：

    sport->port.icount.rx += w_bytes; // 記錄接收字節數
sport->port.icount.overrun++     // 記錄溢出錯誤

17. DMA異常處理

static void imx_uart_clear_rx_errors(struct imx_port *sport)
{// 處理接收錯誤（幀錯誤、校驗錯誤、溢出等）if (usr2 & USR2_ORE) {sport->port.icount.overrun++;imx_uart_writel(sport, USR2_ORE, USR2);}
}

  1. 溢出處理：

    • 清除USR2_ORE標志
    • 增加溢出計數器

  2. 幀錯誤：

    • 清除USR1_FRAMERR標志
    • 增加幀錯誤計數器

  3. 校驗錯誤：

    • 清除USR1_PARITYERR標志
    • 增加校驗錯誤計數器

18. DMA與電源管理

static int imx_uart_suspend(struct device *dev)
{if (sport->dma_is_enabled) {dmaengine_terminate_sync(sport->dma_chan_tx);dmaengine_terminate_sync(sport->dma_chan_rx);}
}static int imx_uart_resume(struct device *dev)
{if (sport->dma_is_enabled) {imx_uart_enable_dma(sport);imx_uart_start_rx_dma(sport);}
}

電源管理要點：

  1. 掛起時：

    • 終止所有DMA傳輸
    • 保存寄存器狀態

  2. 恢復時：

    • 恢復寄存器狀態
    • 重新啟動DMA接收

19. DMA性能指標

指標DMA模式中斷模式優化空間
CPU占用率<1%5-10%可進一步優化突發大小
傳輸延遲低高可調整FIFO觸發級
最大傳輸速率115200+115200可調整DMA周期數
數據完整性高一般可增強錯誤處理

20. DMA調試寄存器

// 讀取DMA相關狀態寄存器
usr1 = imx_uart_readl(sport, USR1);
usr2 = imx_uart_readl(sport, USR2);// 打印DMA狀態
dev_dbg(sport->port.dev, "DMA state: head=%u, tail=%u, residue=%u\n",rx_ring.head, rx_ring.tail, state.residue);

  1. USR1：

    • USR1_RRDY：接收就緒
    • USR1_TRDY：發送就緒

  2. USR2：

    • USR2_ORE：溢出錯誤
    • USR2_RDR：接收數據就緒

  3. DMA狀態：

    • dma_tx_nents：當前傳輸段數
    • dma_cookie：DMA事務標識

21. DMA典型問題排查

  1. DMA通道獲取失敗：

    • 原因：設備樹未配置DMA
    • 解決：檢查dts中dma-channels屬性

  2. DMA映射失敗：

    • 原因：內存分配失敗或DMA地址越界
    • 解決：檢查rx_buf分配和dma_map_sg()返回值

  3. DMA傳輸失敗：

    • 原因：DMA配置錯誤或硬件故障
    • 解決：檢查dmaengine_slave_config()返回值

  4. DMA緩沖區溢出：

    • 原因：處理速度不足
    • 解決：增大RX_BUF_SIZE或調整FIFO觸發級

??通過以上深度解析，可以全面理解該UART驅動中DMA的實現機制。DMA模式顯著降低了CPU占用率，特別適合高速串口通信場景。實際開發中，需要根據具體應用場景調整DMA緩沖區大小、FIFO觸發級和突發傳輸大小等參數以獲得最佳性能。

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