嵌入式:ARM的DMA设计

时间:2023-01-04 12:06:38

一、DMA工作原理

所谓DMA方式,即直接存储器存取(Direct Memory Acess),在DMA控制器的控制下,不通过CPU控制,高速地和I/O设备和存储器之间交换数据。

S3C2410具有一个4通道DMA控制器。该DMA控制器位于系统总线(AHB)和外设总线(APB)之间。每个DMA通道均能在系统总线和(或)外设总线之间执行一次数据搬移。这样可以有四种DMA数据搬移:

(1)源设备和目标都在系统总线AHB上

(2)源设备在系统总线AHB,而目标设备位于外围总线APB

(3)源设备在外围总线APB,而目标设备位于系统总线AHB

(4)源设备和目标都在外围总线APB上

DMA请求可以被软件、片内外设请求或者外部引脚请求来发起。

1. S3C2410结构框图

嵌入式:ARM的DMA设计

2. DMA请求源

4通道DMA

嵌入式:ARM的DMA设计

这里nXDREQ0 和nXDREQ1表示两个外部源, I2SSDO 和I2SSDI表示IIS 的发送和接收。

3. DMA传输过程

采用DMA方式进行数据传输的具体过程如下:
(1)外设向DMA控制器发出DMA请求;

(2)DMA控制器向CPU发出总线请求信号;

(3)CPU执行完现行的总线周期后,向DMA控制器发出响应请求的回答信号;

(4)CPU将控制总线、地址总线及数据总线让出,由DMA控制器进行控制;

(5)DMA控制器向外部设备发出DMA请求回答信号;

(6)进行DMA传送;

(7)数据传送完毕,DMA控制器通过中断请求线发出中断信号。CPU在接收到中断信号后,转入中断处理程序进行后续处理。

(8)中断处理结束后,CPU返回到被中断的程序继续执行。CPU重新获得总线控制权。

嵌入式:ARM的DMA设计

4. S3C2410 DMA 的基本时序

嵌入式:ARM的DMA设计

nXDREQ请求生效并经过2CLK周期同步后,nXDACK响应并开始生效,但至少还要经过3CLK的周期延迟,DMA控制器才可获得总线的控制权,并开始数据传输。

5. DMA的服务模式

共有两种服务模式,一种是单一服务模式(single service),另外一种是整体服务模式(whole service)。

在单一服务模式下,一次请求服务一次,服务完毕后等待DMA 请求再一次来临才能进行新的服务。这种模式下一次请求传输的数据量为:Data Size = Atomic transfer size (字节)

在整体服务模式下,使用DMA 计数器(TC),每传输一个原子传输该计数器减1,直到DMA计数器的值减为零,才等待下一次DMA请求。Data Size = Atomic transfer size × TC(字节)

Atomic transfer:指的是DMA的单次原子操作,它可以是Unit模式(传输1个data size),也可以是burst模式(传输4个data size)

嵌入式:ARM的DMA设计

单次原子操作期间,总线将被Hold,其它DMA请求不被响应

6. S3C2410 DMA 的两种控制协议
  • 请求模式:If XnXDREQ remains asserted, the next transfer starts immediately. Otherwise it waits for XnXDREQ to be asserted.
  • 握手模式:If XnXDREQ is deasserted, DMA deasserts XnXDACK in 2cycles. Otherwise it waits until XnXDREQ is deasserted.

嵌入式:ARM的DMA设计

7. S3C2410 DMA 的三种协议类型
  • 单一服务请求
  • 单一服务握手
  • 整体服务握手:

二、S3C2410A的DMA控制器

要进行DMA操作,首先要对S3C2410A的相关寄存器进行正确配置。每个DMA通道有9个控制寄存器,因此对于4通道的DMA控制器来说总共有36个寄存器。其中每个DMA通道的9个控制寄存器中有6个用于控制DMA传输,另外3个用于监控DMA控制器的状态。

  • DMA初始源寄存器(DISRC)
  • DMA初始源控制寄存器(DISRCC)
  • DMA初始目标地址寄存器(DIDST)
  • DMA初始目标控制寄存器(DIDSTC)
  • DMA控制寄存器(DCON)
  • DMA屏蔽触发寄存器(DMASKTRIG)
  • DMA状态寄存器(DSTAT)
  • DMA当前源寄存器(DCSRC)
  • DMA当前目标寄存器(DCDST)
1. 6个DMA控制寄存器。

嵌入式:ARM的DMA设计

嵌入式:ARM的DMA设计

嵌入式:ARM的DMA设计

嵌入式:ARM的DMA设计

嵌入式:ARM的DMA设计

嵌入式:ARM的DMA设计

嵌入式:ARM的DMA设计

嵌入式:ARM的DMA设计

嵌入式:ARM的DMA设计

2. 3个DMA状态寄存器

嵌入式:ARM的DMA设计

嵌入式:ARM的DMA设计

三、DMA编程实例

举例:使用DMA方式实现从存储器到串口0进行数据发送。

#define  SEND_DATA   (*(volatile unsigned char *) 0x30200000)
#define SEND_ADDR ((volatile unsigned char *) 0x30200000) //待发送数据的起始地址
void Main(void){
volatile unsigned char* p = SEND_ADDR;
int i;
Target_Init();
Delay(1000);
SEND_DATA = 0x41; //初始化要发送的数据
for (i = 0; i < 128; i++){
*p++ = 0x41 + i;
}
rUCON0 = rUCON0 & 0xff3 | 0x8; //Uart设置成DMA形式
rDISRC0 = (U32)(SEND_ADDR); //DMA0 初始化
rDISRCC0 = (0<<1)|(0<<0); //源=AHB,传送后地址增加
rDIDST0 = (U32)UTXH0; //发送FIFO缓冲区地址
rDIDSTC0 = (1<<1)|(1<<0); //目标=APB,地址固定
//设置DMA0控制寄存器:握手模式,与APB同步,使能中断,单位传输,单个模式,目标=UART0,
//硬件请求模式,不自动加载,半字,计数器初值=50
rDCON0=(0<<31)|(0<<30)|(1<<29)|(0<<28)|(0<<27)|(1<<24)|(1<<23)|(1<<22)|(0<<20)|(50);
rDMASKTRIG0 = (1<<1); //打开DMA通道0
while(1);
}