Linux Kernel dmaengine 框架

簡介

Linux內核的dmaengine框架是一個用于管理DMA（Direct Memory Access）操作的通用框架。它抽象了不同DMA控制器的實現，使得上層代碼可以方便地進行DMA傳輸。

初始化流程

1. 驅動注冊

每個DMA控制器驅動都需要注冊為一個dma_device，并將其操作接口（如device_alloc_chan_resources，device_free_chan_resources等）填充到dma_device結構中。使用dma_async_device_register函數將dma_device注冊到dmaengine框架中。

struct dma_device *dma_dev = kzalloc(sizeof(*dma_dev), GFP_KERNEL);
dma_dev->dev = &pdev->dev; // Platform device's dev
dma_dev->device_alloc_chan_resources = my_alloc_chan_resources;
dma_dev->device_free_chan_resources = my_free_chan_resources;
dma_dev->device_prep_slave_sg = my_prep_slave_sg;
dma_async_device_register(dma_dev);

2. 通道初始化

DMA控制器通常包含多個DMA通道，每個通道需要注冊到dmaengine框架。使用dma_async_tx_descriptor結構描述每個傳輸通道的屬性。使用dma_cookie_t機制跟蹤傳輸的狀態。

3. DMA過濾器函數

注冊DMA控制器時，可以提供一個過濾器函數，用于選擇合適的DMA通道。這在請求特定類型的DMA通道時特別有用。

使用方法

1. 請求DMA通道

使用dma_request_chan函數請求一個DMA通道。可以指定一個過濾器函數來選擇通道。

struct dma_chan *chan;
chan = dma_request_chan(dev, "my_dma_channel");
if (IS_ERR(chan)) {// Handle error
}

2. 準備DMA傳輸

使用dmaengine_prep_slave_sg函數準備DMA傳輸。這個函數會返回一個dma_async_tx_descriptor結構。

struct dma_async_tx_descriptor *tx;
tx = dmaengine_prep_slave_sg(chan, sg, sg_len, DMA_MEM_TO_DEV, DMA_PREP_INTERRUPT | DMA_CTRL_ACK);

3. 提交傳輸并啟動

使用dmaengine_submit提交傳輸，并使用dma_async_issue_pending啟動傳輸。

dma_cookie_t cookie;
cookie = tx->tx_submit(tx);
dma_async_issue_pending(chan);

4. 傳輸完成回調

可以在dma_async_tx_descriptor中設置回調函數，以便在傳輸完成時通知上層代碼。

tx->callback = my_dma_callback;
tx->callback_param = my_param;

注意事項

1. 錯誤處理

在請求DMA通道、準備傳輸和提交傳輸時都需要處理可能的錯誤。例如，dma_request_chan返回ERR_PTR類型的錯誤碼，必須檢查。

2. 緩存一致性

如果DMA傳輸涉及緩存（例如，DMA從內存中讀取數據），需要確保數據在傳輸前后的一致性。通常可以使用dma_map_single和dma_unmap_single等函數。

3. 資源釋放

使用完成后，需要釋放DMA通道資源，使用dma_release_channel釋放請求的通道。

dma_release_channel(chan);

4. 中斷處理

DMA傳輸通常依賴中斷來通知傳輸完成，因此需要確保中斷處理正確配置。

5. 同步操作

DMA操作是異步的，因此在某些情況下需要同步等待傳輸完成，可以使用dma_sync_wait函數。

dma_sync_wait(chan, cookie);

示例代碼

struct dma_chan *chan;
struct dma_async_tx_descriptor *tx;
dma_cookie_t cookie;
struct scatterlist sg;// 請求DMA通道
chan = dma_request_chan(dev, "my_dma_channel");
if (IS_ERR(chan)) {// 處理錯誤
}// 準備DMA傳輸
tx = dmaengine_prep_slave_sg(chan, &sg, 1, DMA_MEM_TO_DEV, DMA_PREP_INTERRUPT | DMA_CTRL_ACK);
if (!tx) {// 處理錯誤
}// 設置傳輸完成回調
tx->callback = my_dma_callback;
tx->callback_param = my_param;// 提交傳輸
cookie = tx->tx_submit(tx);
if (dma_submit_error(cookie)) {// 處理錯誤
}// 啟動傳輸
dma_async_issue_pending(chan);// 等待傳輸完成
dma_sync_wait(chan, cookie);// 釋放DMA通道
dma_release_channel(chan);