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直接存儲(chǔ)器訪問（DMA）作為一種無需CPU參與即可讓外設(shè)與系統(tǒng)內(nèi)存之間進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布䴔C(jī)制，顯著提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩瑥亩嵘讼到y(tǒng)的吞吐率
Linux內(nèi)核中的DMA框架，正是為了高效管理和利用DMA控制器而設(shè)計(jì)的通用框架
本文將深入探討Linux DMA框架的構(gòu)成、工作原理及其在數(shù)據(jù)傳輸中的重要作用
DMA的基本概念 DMA全稱為Direct Memory Access，是一種允許外設(shè)直接訪問系統(tǒng)內(nèi)存的硬件機(jī)制
通過DMA，數(shù)據(jù)可以在外設(shè)和內(nèi)存之間或內(nèi)存的不同地址范圍間進(jìn)行傳輸，而無需CPU的干預(yù)
這種機(jī)制大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，使其能夠?qū)Ｗ⒂趫?zhí)行其他任務(wù)，從而提高了系統(tǒng)的整體性能
DMA傳輸通常涉及以下幾個(gè)關(guān)鍵要素： 1.DMA控制器：負(fù)責(zé)控制數(shù)據(jù)傳輸過程，它接收CPU發(fā)出的指令，并管理數(shù)據(jù)的傳輸
2.源地址和目的地址：分別指數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠鹗嘉恢煤徒K止位置
3.數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：指定要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量
4.數(shù)據(jù)總線：DMA控制器在數(shù)據(jù)傳輸期間占據(jù)數(shù)據(jù)總線，CPU在此期間無法使用數(shù)據(jù)總線訪問內(nèi)存
DMA傳輸有兩種主要模式： - Block DMA：一次性傳送所有要求的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，期間占據(jù)數(shù)據(jù)總線，CPU無法訪問數(shù)據(jù)總線
- Burst Mode和Transparent DMA：這兩種模式可以減少CPU因DMA傳送期間數(shù)據(jù)總線被占用而stall的時(shí)間，但傳送時(shí)間相對(duì)更長(zhǎng)
Linux DMA框架的構(gòu)成 Linux內(nèi)核的DMA框架是一個(gè)用于管理DMA操作的通用框架，它抽象了不同DMA控制器的實(shí)現(xiàn)，使得上層代碼可以方便地進(jìn)行DMA傳輸
該框架主要由以下幾個(gè)部分組成： 1.DMA內(nèi)存區(qū)域：DMA傳輸通常涉及特定的內(nèi)存區(qū)域，這些區(qū)域需要被正確配置和管理
Linux DMA框架提供了相關(guān)的API來分配、映射和管理這些內(nèi)存區(qū)域
2.DMA API：DMA框架提供了一系列API，用于配置和管理DMA傳輸
這些API包括設(shè)置DMA傳輸?shù)膮?shù)（如源地址、目的地址和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度）、啟動(dòng)傳輸、查詢傳輸狀態(tài)等
3.DMA控制器：DMA控制器是DMA傳輸?shù)暮诵牟考?fù)責(zé)實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸工作
Linux DMA框架通過注冊(cè)和配置DMA控制器，使其能夠與其他系統(tǒng)組件協(xié)同工作
DMA控制器的工作流程 在Linux DMA框架中，DMA控制器的工作流程通常包括以下幾個(gè)步驟： 1.注冊(cè)DMA控制器：每個(gè)DMA控制器驅(qū)動(dòng)都需要注冊(cè)為一個(gè)`dma_device`，并將其操作接口（如`device_alloc_chan_resources`、`device_free_chan_resources`等）填充到`dma_device`結(jié)構(gòu)中
然后，使用`dma_async_device_register`函數(shù)將`dma_device`注冊(cè)到DMA框架中
2.分配和配置DMA通道：DMA控制器通常包含多個(gè)DMA通道，每個(gè)通道可以獨(dú)立進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸
在DMA框架中，每個(gè)通道都需要被分配和配置
這通常包括設(shè)置通道的屬性、分配資源等
3.準(zhǔn)備DMA傳輸：在啟動(dòng)DMA傳輸之
