S3C2440的DMA资源

 DMA,Direct Memory Access，直接存储器访问。在大学学习计算机概论课程时就听说过其大名了。其主要功能是在不需要处理器参与的情况下进行数据传输。《基于ARM的嵌入式系统开发与实例》第12章讲了S3C44B0X的DMA控制器，比较复杂。因为S3C44B0X有通用DMA和桥DMA之分，还有SSB(三星系统总线）和SPB（三星外设总线）之分。此外讲DMA的REQ/ACK协议和DMA传输模式也没讲清楚，再加上一些时序图，我就更不大懂了。这样，原以为会比较难的。可没想到看了下S3C2440A用户手册第8章，没有参考书上或者开发板配套的示例程序，就很容易地写出了在两个内存地址间进行DMA数据传送的程序。原因在于那些复杂的协议和时序图，是做DMA控制器的工程师要关心的事情；对于写使用DMA进行数据传输的工程师来说，只要稍微了解就可以了。

 

    1 简介

    S3C2440A有一个位于系统总线和外设总线间的4通道DMA控制器。每个通道都支持在位于系统总线上和（或）位于外设总线上的设备间进行无限制的数据传输。所谓“无限制的”，意思是每个通道可以处理四种情况：

    （1）源和目标都在系统总线上

    （2）源在系统总线上，目标在外设总线上

    （3）源在外设总线上，目标在系统总线上

    （4）源和目标都在外设总线上

     DMA的主要优点是可以在无需CPU干预的情况下进行数据传输。DMA传输可以由软件、内部外设请求或者外部请求引脚发起。   

    

     2 请求源

     如果通过DCON寄存器设置了外部DMA请求模式，则DMA控制器的每个通道可以在6个请求源之间选择一个，见下表：

     

     注意：只有在DCON[23]设置为1，表示使用硬件中断模式时，请求源才有效。

 

     3 DMA有限状态机

     DMA使用3状态的有限状态机来进行操作：

     状态一：初始状态。DMA控制器等待DMA请求，DMA ACK和INT REQ都是0。一旦请求到达，则进入状态二。

     状态二：ACK变为1，从DCON[19:0]装载传输计数值到CURR_TC。注意：ACK保持为1直到随后清除它。

     状态三：在此状态下，初始化进行原子操作的子有限状态机。子有限状态机(sub-FSM)从源地址读取数据，写入到目的地址（原子操作）。这个操作会考虑数据尺寸和传输尺寸（单步还是突发）。在完全服务模式(whole service mode)下，此操作会重复直到传输计数值CURR_TC变为0；在单步服务模式下，此操作只进行一次。子有限状态机每完成一次原子操作，主有限状态机会让CURR_TC减1。如果CURR_TC变为0，又在DCON[29]设置了启用中断，则DMA控制器会发起DMA中断请求。此时，如果满足下列条件之一，还会清除DMA ACK：

     （1）在完全服务模式下CURR_TC变为0

     （2）在单步服务模式下原子操作完成

 

     在单步服务模式下，主有限状态机分别经历这三个状态一次，然后传输停止，等待下一个DMA请求。下一个请求到达时，会重复这三个状态一次。因此，对于每次原子操作，ACK都会被设置然后被清除。相反，在完全服务模式下，主有限状态机会保持在状态三直到CURR_TC变为0。在整个传输过程中，ACK保持为1，直到传输完成，ACK才变为0。然而，无论是单步服务模式还是完全服务模式，都只在CURR_TC变为0时才发起DMA中断请求。

  

    4 寄存器

    S3C2440A对于每个DMA通道有9个寄存器，4个通道共使用了36个寄存器。9个寄存器中有6个是控制寄存器，用于控制DMA传输；3个是状态寄存器，用于监测DMA传输状态。

 

    实际传输的字节数 = DCON[19:0] * DSZ * TSZ

    DCON[19:0]初始传输计数；DSZ = DCON[21:20]，传输的数据单元尺寸，类似C标准库中fread()函数第二个参数；TSZ = DCON[28]，0表示每次进行一个单元传输，1表示每次进行（突发的）4个单元传输。

 

    软硬件方式选择：

    DCON[23] = 0：软件方式，应该在源和目标地址寄存器中写入有效地址。

    DCON[23] = 1：硬件方式，由DCON[26:24]指明DMA请求源

 

    其他：

    DCON[29]表示是否在传输完成时发起DMA中断请求

    DCON[27]选择单步服务模式还是完全服务模式，一般单步服务模式仅用于调试，常用的是完全服务模式

    DCON[30]选择DREQ/ACK同步方式，不太懂是什么意思

    DCON[31]选择请求模式还是握手模式，建议使用握手模式

 

    5 程序

    程序比较简单。用memcmp()函数来验证DMA传输是正确的。   

#define DMA_SIZE        0xFFFFF #define DMA_SRC     (0x30A00000) #define DMA_DST     (0x31000000) static volatile int dma_done; static void __irq DMA_ISR() {     rSRCPND = BIT_DMA0;     rINTPND = BIT_DMA0;     UART0_printf("\n##### End DMA Transfer #####\n");     dma_done = 1; } static void DMA_memcpy(void* p_dst,const void* p_src,int len) {     rDISRC0  = ((int)p_src & 0x7FFFFFFF);     rDISRCC0 = 0;     rDIDST0  = ((int)p_dst & 0x7FFFFFFF);     rDIDSTC0 = 0;         rDCON0 = (len & 0xFFFFF) + (2 << 20) +              (1 << 22) + (1 << 27) + (1 << 29) + (1 << 30) + (1U << 31);     rDMASKTRIG0 = 0x03; } void DMA_Test() {     pISR_DMA0 = (unsigned int)DMA_ISR;     rINTMSK &= (~BIT_DMA0);         memset((void*)DMA_DST,0,DMA_SIZE*4);     UART0_printf("BEFORE transfer memcmp = %d\n\n",memcmp((void*)DMA_SRC,(void*)DMA_DST,4*DMA_SIZE));     dma_done = 0;     UART0_printf("START DMA Transfer\n");     DMA_memcpy((void*)DMA_DST,(const void*)DMA_SRC,DMA_SIZE);     while(0==dma_done);     UART0_printf("\n\nAFTER transfer memcmp = %d\n\n",memcmp((void*)DMA_SRC,(void*)DMA_DST,4*DMA_SIZE)); }