当前位置：文档之家 › Linux下DMA驱动如何实现

Linux下DMA驱动如何实现

  • 格式：doc
  • 大小：23.00 KB
  • 文档页数：4

Linux下DMA驱动如何实现
在《深入理解Linux内核》中的第545页介绍了DMA
的相关操作。说道DMA，那就不得不提到Cache（高速缓存）
的问题。书中引用了如下一段例子来描述了Cache一致性问
题：“假设设备驱动程序把一些数据填充到内存缓冲区中，
然后立刻命令硬件设备利用DMA传送方式读取该数据。如
果DMA访问这些物理RAM内存单元，而相应的硬件高速
缓存行的内容还没有写入RAM中，那么硬件设备所读取的
至就是内存缓冲区中的旧值。”现在有两种方法来处理DMA
缓冲区：一致性DMA映射：书上讲的比较抽象，通俗地所
就是任何对DMA缓冲区的改写都会直接更新到内存中，也
称之为“同步的”或者“一致的”。流式DMA映射：根据个
人的理解，这里的流即输入输出流，我们需要事先指定DMA
缓冲区的方向，比如是”读缓冲区”还是“写缓冲区”。也
称之为“异步的”或“非一致性的”，详细的内容请看下文。
由于x86体系结构中，硬件设备驱动程序本身会“窥探”所
访问的硬件告诉缓存，因此x86体系结构中不存在DMA一
致性问题。而对于其他一些架构如MIPS，SPARC以及
POWERPC（包括ARM在内）需要在软件上保证其DMA一
致性。
对于以上两者如何选择，书中有一个合适的建议，如果CPU
和DMA处理器以不可预知的方式去访问一个缓冲区，那么
必须强制使用一致性DMA映射方式（这里我对不可预知的
理解是，不能确定在何时它们访问缓冲区），其他情形下，
流式DMA映射方式更可取，因为在一些体系结构中处理一
致性DMA映射是很麻烦的，并且可能导致更低的系统性能。
这里详细介绍流式DMA：需要访问的缓冲区需要在数据传
送之前被映射（这里的映射也就是需要调用一些函数告知内
核，该缓冲区进行流式映射），在传送之后被取消映射。
启动一次流式DMA数据传输分为如下步骤：1. 分配DMA
缓冲区。在DMA设备不采用S/G（分散/聚集）模式的情况
下，必须保证缓冲区是物理上连续的，linux内核有两个函数
用来分配连续的内存：kmalloc()和__get_free_pages()。这两
个函数都有分配连续内存的最大值，kmalloc以分配字节为
单位，最大约为64KB，__get_free_pages()以分配页为单位，
最大能分配2^order数目的页，order参数的最大值由
include/linux/Mmzone.h文件中的MAX_ORDER宏决定（在
默认的2.6.18内核版本中，该宏定义为10。也就是说在理论
上__get_free_pages函数一次最多能申请12. 建立流式映射。
在对DMA冲区进行读写访问之后，且在启动DMA设备传
输之前，启用dma_map_single()函数建立流式DMA映射，
这两个函数接受缓冲区的线性地址作为其参数并返回相应
的总线地址。3. 释放流式映射。当DMA传输结束之后我们
需要释放该映射，这时调用dma_unmap_single()函数。注意：
(1). 为了避免高速缓存一致性问题，驱动程序在开始从RAM
到设备的DMA数据传输之前，如果有必要，应该调用
dma_sync_single_for_device()函数刷新与DMA缓冲区对应
的高速缓存行。(2). 从设备到RAM的一次DMA数据传送
完成之前设备驱动程序是不可以访问内存缓冲区的，但如果
有必要的话，驱动程序在读缓冲区之前，应该调用
dma_sync_single_for_cpu()函数使相应的硬件高速缓存行无
效。(3). 虽然kmalloc底层也是用__get_free_pages实现的，
不过kmalloc对应的释放缓冲区函数为kfree，而
__get_free_pages对应的释放缓冲区函数为free_pages。具体
与__get_free_pages有关系的几个申请与释放函数如下：申请
函数：alloc_pages(gfp_mask,order)返回第一个所分配页框描
述符的地址，或者如果分配失败则返回NULL。
__get_free_pages(gfp_mask,order)类似于alloc_pages()，但它
返回第一个所分配页的线性地址。如果需要获得线性地址对
应的页框号，那么需要调用virt_to_page(addr)宏产生线性地
址。释放函数：__free_pages(page,order)这里主要强调page
是要释放缓冲区的线性首地址所在的页框号
free_pages(page,order)这个函数类似于
__free_pages(page,order)，但是它接收的参数为要释放的第一
个页框的线性地址addr

合集下载

《Linux设备驱动开发》PDF课件

《Linux设备驱动开发》PDF课件


PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
释 放
资可得 源获 内空 核间
华清远见
v 两个半部
中断
v 机制
Ø
tasklet 工作队列
1 /*定义tasklet和底半部函数并关联*/ 2 void xxx_do_tasklet(unsigned long); 3 DECLARE_TASKLET(xxx_tasklet, xxx_do_tasklet, 0);4 5 /*中断处理底半部*/ 6 void xxx_do_tasklet(unsigned long) 7 {... 9 } 11 /*中断处理顶半部*/ 12 irqreturn_t xxx_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs) 13 { 15 16 ...} ... tasklet_schedule(&xxx_tasklet);
驱中 立 设的 口 动 独于 备 接 硬 件 驱 中硬 操 动 的 件作 串 口 LD E FA LS H 硬 件
non-os驱动与应用
on-os驱动与应用
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
华清远见
并发和竞态
l 并发和竞态：
Ø 对称多处理器 （SMP）的多个CPU Ø 单CPU内进程与抢占它的进程 Ø 中断（硬中断、软中断、Tasklet、底半部）与进程之间
v v
v v
v
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
华清远见
Linux设备驱动的现状
v 高驱动的需求
dma buf heap 例子(一)

dma buf heap 例子(一)

dma buf heap 例子(一)DMA BUF 堆的例子及详解什么是 DMA BUF 堆DMA BUF 堆是一种用于共享DMA（直接内存访问）内存的机制，它允许不同的设备在不复制数据的情况下直接共享内存。

DMA BUF 堆通过创建和管理一块可以在多个设备之间传输的物理内存区域，提供了一种高效的内存共享方式。

例子下面是一些关于 DMA BUF 堆的例子，以帮助理解它的用途和工作原理。

例子 1：Android 图像传输在安卓系统中，DMA BUF 堆常用于实现图像传输。

例如，一个摄像头设备可以将采集到的图像数据存储在 DMA BUF 堆中，然后其他设备（如显示器、图像处理单元）可以直接从该 DMA BUF 堆中读取图像数据，无需复制。

工作原理1.摄像头设备采集图像数据，并将其存储在 DMA BUF 堆中。

2.图像处理单元从 DMA BUF 堆中读取图像数据并进行处理。

3.显示器从 DMA BUF 堆中读取处理后的图像数据，并在屏幕上显示。

例子 2：Linux 内核驱动开发在 Linux 内核驱动开发中，DMA BUF 堆可用于实现设备之间的高性能数据传输。

例如，一个音频设备可以将音频采样数据存储在 DMA BUF 堆中，然后将其传输到另一个设备（如数字信号处理器）进行处理。

工作原理1.音频设备将采样数据存储在 DMA BUF 堆中。

2.数字信号处理器从 DMA BUF 堆中读取音频数据并进行处理。

3.处理后的音频数据可以被其他设备（如扬声器）直接读取，无需进行复制操作。

例子 3：嵌入式系统中的视频编解码在嵌入式系统中，DMA BUF 堆可用于实现视频编解码过程中的数据传输和共享。

例如，一个视频编码器可以将编码后的视频数据存储在 DMA BUF 堆中，然后视频解码器可以直接从该堆中读取数据进行解码。

工作原理1.视频编码器将编码后的视频数据存储在 DMA BUF 堆中。

2.视频解码器从 DMA BUF 堆中读取视频数据并进行解码。

dma_alloc_coherent例子

dma_alloc_coherent例子

dma_alloc_coherent例子1.简介本文档将介绍dm a_al l oc_c oh er en t函数的使用方法和示例。

d m a_al lo c_co he ren t是一个用于在Lin u x内核中申请连续的内存空间的函数。

2.函数定义和参数v o id*d ma_a ll oc_co h er en t(st ru ct dev i ce*d ev,s iz e_tsi z e,dm a_a dd r_t*dm a_ha ndl e,g fp_t fl ag);参数说明：-`st ru ct de vi ce*de v`：设备指针，用于指定内存分配所属的设备。

-`si ze_t si ze`：要分配的内存大小。

-`dm a_ad dr_t*d ma_h an dl e`：返回用于D MA传输的物理地址。

-`gf p_tf la g`：内存分配的选项标志。

3.示例下面我们以一个简单的示例来演示d ma_a l lo c_co he re nt函数的使用。

#i nc lu de<l in ux/de v ic e.h>#i nc lu de<l in ux/dm a-m ap pi ng.h>s t ru ct my_d ev ic e{s t ru ct de vi ce*d ev;v o id*b uf fe r;d m a_ad dr_t dm a_add r;};i n ti ni t_my_d ev ice(st ru ct my_d ev ice*my_d ev,s iz e_tsi z e){m y_d ev->bu ff er=dm a_a ll oc_c oh er ent(my_d ev->d ev,s iz e,&(my_de v->dm a_ad dr),GFP_KE RN EL);i f(!my_d ev->bu ffe r){p r in tk(K ER N_ER R"F a il ed to al lo ca tem e mo ry\n");r e tu rn-E NO ME M;}//其他初始化操作...r e tu rn0;}v o id re le as e_my_de v ic e(st ru ct my_de v ic e*my_d ev){d m a_fr ee_c oh er ent(my_d ev->de v,siz e,m y_de v->b uf fe r,my_d ev->d m a_ad dr);//其他资源释放...}以上示例展示了如何在自定义的设备结构体中使用d m a_al lo c_co he ren t函数来申请一段连续的内存空间，并通过d m a_ad dr_t类型的指针获取到对应的物理地址。

嵌入式Linux下ADC的驱动程序实现与应用

嵌入式Linux下ADC的驱动程序实现与应用

嵌入式Ｌｉｎｕｘ下ＡＤＣ的驱动程序实现与应用作者：孙德辉梁鑫杨扬来源：《现代电子技术》2008年第22期摘要：详细介绍S3C2410芯片ADC模块以及Linux的驱动模型，并且通过S3C2410内置的ADC驱动程序设计说明字符型设备驱动开发方法；将驱动编译为模块的方式，单独加载入内核，便于调试。

以MINICOM为操作台，控制驱动模块的加载和应用程序的运行。

并通过实例介绍ADC驱动程序在电阻、电压等测试中的实际应用；从实验结果可以看出ADC驱动可以被成功加载和调用；该驱动可以测试电压、电流等标准工程量信号，或作为工业传感器接口的一部分对现场标准工程量信号进行采集处理。

关键词：S3C2410;ADC;Linux;字符设备驱动程序中图分类号：TP311文献标识码：B文章编号：1004373X(2008)2203303Implement and Application of ADC Driver about Embedded-LinuxSUN Dehui,LIANG Xin,YANG Yang(Key Laboratory of Beijing Municipality,The FAT Laboratory,North China University of Technology,Beijing,100041,China)Abstract：The module of ADC in S3C2410 CMOS chip and the model about Linux drivers are expounded,the method of developing character device drivers are illuminated by realizing an ADC driver.As convenient to debug,compiling the drivers into module and "insmod" it into kernel.Updating the drivers module and application by MINICOM,one kind of consoles.Application on testing resistance and voltage using ADC driver are introduced through an example.In the end,it is obviously that ADC drivers module could be "insmoded"and called successful from the result of ing the drivers testing resistance,voltage and many other standard signal.ADC drivers can collect the standard signal of plants as one part of interface of industrial sensor.Keywords：S3C2410;ADC;Linux;character device driver1 引言S3C2410开发板制造商提供了绝大部分的驱动程序，但有时出于实际开发的需要、应用程序的稳定性考虑，用户往往需要开发一个自己需要的接口驱动程序。