Linux驱动如何实现DMA传输

在Linux中，DMA（Direct Memory Access）传输是一种允许硬件设备直接访问系统内存的技术，从而避免了CPU的干预，提高了数据传输效率。实现DMA传输通常涉及以下几个步骤：

DMA硬件配置：
- 确保你的硬件设备支持DMA，并且已经正确连接到DMA控制器。
- 配置DMA控制器的寄存器，设置传输的方向（从设备到内存或从内存到设备）、传输的内存地址、传输的字节数等。
内核模块开发：
- 编写一个Linux内核模块来管理DMA传输。
- 在内核模块中，使用DMA API来分配DMA缓冲区、提交DMA传输请求、处理DMA中断等。

DMA缓冲区分配：

使用dma_alloc_coherent()函数来分配DMA缓冲区。这个函数会返回一个物理地址和一个虚拟地址，物理地址用于DMA传输，虚拟地址用于CPU访问。

dma_addr_t dma_addr;
void *buffer;
int ret;

buffer = dma_alloc_coherent(&pdev->dev, size, &dma_addr, GFP_KERNEL);
if (!buffer) {
    dev_err(&pdev->dev, "Failed to allocate DMA buffer\n");
    return -ENOMEM;
}

提交DMA传输请求：

使用dmaengine_prep_slave_sg()或dmaengine_prep_dma_cyclic()函数来准备DMA传输。
dmaengine_prep_slave_sg()用于单次传输，dmaengine_prep_dma_cyclic()用于循环传输。

struct dma_async_tx_descriptor *desc;
struct scatterlist sg;

sg_init_one(&sg, buffer, size);
desc = dmaengine_prep_slave_sg(chan, &sg, 1, DMA_MEM_TO_DEV, DMA_PREP_INTERRUPT);
if (!desc) {
    dev_err(&pdev->dev, "Failed to prepare DMA descriptor\n");
    dma_free_coherent(&pdev->dev, size, buffer, dma_addr);
    return -EBUSY;
}

启动DMA传输：

使用dmaengine_submit()函数提交DMA传输请求，并启动传输。

dma_cookie_t cookie = dmaengine_submit(desc);
if (dma_submit_error(cookie)) {
    dev_err(&pdev->dev, "Failed to submit DMA transfer\n");
    dmaengine_terminate_all(chan);
    dma_free_coherent(&pdev->dev, size, buffer, dma_addr);
    return -EBUSY;
}

处理DMA中断：

在DMA传输完成后，硬件会触发一个中断。你需要编写一个中断处理函数来处理这个中断。
在中断处理函数中，使用dmaengine_tx_status()函数来检查传输状态，并释放DMA缓冲区。

irqreturn_t dma_irq_handler(int irq, void *dev_id) {
    struct my_device *dev = dev_id;
    struct dma_chan *chan = dev->dma_chan;
    struct dma_tx_state state;
    enum dma_status status;

    status = dmaengine_tx_status(chan, cookie, &state);
    if (status == DMA_COMPLETE) {
        // DMA传输完成，处理数据
        // ...

        // 释放DMA缓冲区
        dma_free_coherent(&pdev->dev, size, buffer, dma_addr);
    }

    return IRQ_HANDLED;
}

注册中断处理函数：

使用request_irq()函数注册中断处理函数。

ret = request_irq(dev->irq, dma_irq_handler, IRQF_SHARED, "my_dma_irq", dev);
if (ret) {
    dev_err(&pdev->dev, "Failed to request IRQ\n");
    dmaengine_terminate_all(chan);
    dma_free_coherent(&pdev->dev, size, buffer, dma_addr);
    return ret;
}

通过以上步骤，你可以在Linux内核模块中实现DMA传输。请注意，具体的实现细节可能会因硬件设备和DMA控制器的不同而有所差异。建议参考相关硬件和DMA控制器的文档以获取更详细的信息。

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