Linux驱动如何支持DMA传输 - 问答

在Linux中，DMA（Direct Memory Access）是一种允许硬件设备直接访问系统内存的技术，而不需要CPU的干预。这可以显著提高数据传输的效率，特别是在处理大量数据时。以下是Linux驱动程序如何支持DMA传输的一般步骤：

1. 检查硬件是否支持DMA

首先，确保你的硬件设备支持DMA。这通常可以在设备的数据手册或技术规格中找到。

2. 配置DMA通道

在Linux内核中，DMA通道是有限的资源。你需要为你的设备分配一个可用的DMA通道。这通常通过dma_request_channel()函数来完成。

struct dma_chan *chan;
enum dma_transfer_direction direction = DMA_MEM_TO_DEV; // 或者 DMA_DEV_TO_MEM
unsigned int maxburst = 16;

chan = dma_request_channel(direction, NULL, NULL);
if (!chan) {
    pr_err("Failed to request DMA channel\n");
    return -ENODEV;
}

3. 分配DMA缓冲区

使用dma_alloc_coherent()函数来分配一个DMA兼容的内存缓冲区。这个缓冲区可以被硬件直接访问。

void *buf;
size_t size = 1024; // 缓冲区大小

buf = dma_alloc_coherent(dev, size, &dma_addr, GFP_KERNEL);
if (!buf) {
    pr_err("Failed to allocate DMA buffer\n");
    dma_release_channel(chan);
    return -ENOMEM;
}

4. 设置DMA传输

使用dmaengine_prep_slave_sg()或dmaengine_prep_dma_cyclic()函数来准备DMA传输。这些函数会配置DMA控制器以执行特定的数据传输任务。

struct dma_async_tx_descriptor *desc;
struct scatterlist sg;

sg_init_one(&sg, buf, size);
desc = dmaengine_prep_slave_sg(chan, &sg, 1, direction, DMA_PREP_INTERRUPT);
if (!desc) {
    pr_err("Failed to prepare DMA descriptor\n");
    dma_free_coherent(dev, size, buf, dma_addr);
    dma_release_channel(chan);
    return -EBUSY;
}

5. 启动DMA传输

使用dmaengine_submit()函数来提交DMA传输描述符，并启动传输。

dma_cookie_t cookie = dmaengine_submit(desc);
if (dma_submit_error(cookie)) {
    pr_err("Failed to submit DMA transfer\n");
    dmaengine_terminate_all(chan);
    dma_free_coherent(dev, size, buf, dma_addr);
    dma_release_channel(chan);
    return -EIO;
}

6. 处理DMA传输完成事件

设置一个回调函数来处理DMA传输完成事件。这可以通过dmaengine_dma_callback()函数来实现。

void dma_complete_handler(void *data) {
    struct my_device *dev = data;
    // 处理传输完成后的操作
}

desc->callback = dma_complete_handler;
desc->callback_param = dev;

7. 清理资源

在设备关闭或卸载时，释放DMA通道和缓冲区。

dmaengine_terminate_all(chan);
dma_release_channel(chan);
dma_free_coherent(dev, size, buf, dma_addr);

注意事项

内存对齐：DMA缓冲区通常需要对齐到特定的边界（例如，4KB或8KB）。确保分配的内存满足这些要求。
错误处理：在实际应用中，需要仔细处理各种可能的错误情况，包括DMA传输失败、通道不可用等。
性能优化：根据具体需求，可能需要调整DMA传输的参数（如maxburst）以优化性能。

通过以上步骤，你可以在Linux驱动程序中实现DMA传输，从而提高数据传输的效率和系统的整体性能。

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