Scatter-gather DMA 与 block DMA

本文介绍了Scatter-gather DMA方式及其与block DMA的区别。在Scatter-gather DMA方式中,通过链表描述物理上不连续的存储空间,从而提高了DMA传输效率。

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Scatter-gather DMA方式是与block DMA方式相对应的一种DMA方式。

    DMA传输数据的过程中,要求源物理地址和目标物理地址必须是连续的。但是在某些计算机体系中,如IA架构,连续的存储器地址在物理上不一定是连续的,所以DMA传输要分成多次完成。

    如果在传输完一块物理上连续的数据后引起一次中断,然后再由主机进行下一块物理上连续的数据传输,那么这种方式就为block DMA方式。Scatter-gather DMA方式则不同,它使用一个链表描述物理上不连续的存储空间,然后把链表首地址告诉DMA masterDMA master在传输完一块物理连续的数据后,不用发起中断,而是根据链表来传输下一块物理上连续的数据,直到传输完毕后再发起一次中断。

    很显然,scatter-gather DMA方式比block DMA方式效率高。

<think>我们正在处理关于DMA硬件触发块(DMAhardwaretriggerblock)的实现或配置的问题。根据用户提供的引用内容,我们可以整合相关信息。引用[1]提到了DMA分配内存时设置mask和coherentmask的过程,这涉及到DMA的配置,但并未直接提及硬件触发块。引用[2]描述了在音频驱动中,通过中断处理程序调用`snd_pcm_period_elapsed()`来通知DMA传输的完成(以周期为边界),这间接涉及DMA传输的触发(通过中断)。引用[3]和引用[5]似乎当前问题关联不大。引用[4]提到了DMA引擎的缓存优化,但未直接涉及硬件触发块。用户的问题集中在“DMA硬件触发块”的实现或配置。这通常指的是DMA控制器中由硬件事件(如外设的触发信号)启动DMA传输的机制。因此,我们需要解释DMA硬件触发的基本原理和配置步骤。在嵌入式系统中,DMA控制器通常允许配置触发源(triggersource),即由哪个硬件事件(如定时器溢出、ADC转换完成、串口收到数据等)来触发DMA传输。配置步骤一般包括:1.配置外设以产生DMA请求(例如,使能ADC的DMA请求功能)。2.配置DMA通道,设置源地址、目标地址、传输长度等。3.配置DMA通道的触发源,选择特定的硬件触发事件。4.使能DMA通道。以STM32为例,配置硬件触发DMA的步骤可能如下:1.初始化DMA通道,设置传输方向、数据宽度、传输模式等。2.配置外设为触发源,例如使用定时器触发:-使能定时器的更新事件作为DMA请求。-配置DMA通道的请求源为对应的定时器更新事件。3.启动DMA传输。具体代码片段(以STM32HAL库为例)可能如下:```c//配置DMADMA_HandleTypeDefhdma;hdma.Instance=DMA1_Channel1;hdma.Init.Direction=DMA_MEMORY_TO_PERIPH;hdma.Init.PeriphInc=DMA_PINC_DISABLE;hdma.Init.MemInc=DMA_MINC_ENABLE;hdma.Init.PeriphDataAlignment=DMA_PDATAALIGN_WORD;hdma.Init.MemDataAlignment=DMA_MDATAALIGN_WORD;hdma.Init.Mode=DMA_NORMAL;//或循环模式hdma.Init.Priority=DMA_PRIORITY_HIGH;HAL_DMA_Init(&hdma);//将DMA外设(例如定时器)关联__HAL_LINKDMA(&htim,hdma[TIM_DMA_ID_UPDATE],hdma);//配置定时器以触发DMA__HAL_TIM_ENABLE_DMA(&htim,TIM_DMA_UPDATE);HAL_TIM_Base_Start(&htim);//启动DMA传输(注意:这里不是使用内存到内存的传输,而是等待硬件触发)//通常需要设置目标外设地址(如定时器的CCR寄存器)和内存地址,然后启动DMAHAL_DMA_Start_IT(&hdma,(uint32_t)&buffer,(uint32_t)&htim.Instance->CCR1,length);```注意:上述代码中,DMA传输由定时器的更新事件触发。每次定时器更新事件发生时,DMA就会将数据从内存传输到定时器的比较寄存器。另外,引用[2]中提到的中断处理程序也可以DMA传输完成中断结合使用,以处理传输完成后的操作(如通知上层应用)。总结:DMA硬件触发块的实现依赖于具体的硬件平台(如STM32、DSP等),需要根据芯片手册配置相应的寄存器。核心思想是配置DMA通道的触发源为某个硬件事件,并在该事件发生时自动启动DMA传输。相关问题:1.DMA硬件触发软件触发有何区别?2.如何配置STM32的定时器触发DMA传输?3.DMA传输完成中断如何配置和使用?4.在多通道DMA传输中,如何避免冲突?5.DMA传输中的循环模式(circularmode)和正常模式(normalmode)有何不同?注意:在回答中,我们引用了用户提供的引用[2](关于中断处理)和引用[1](关于DMAmask设置)的部分内容,但主要信息来源于对DMA硬件触发的通用知识。</think>### DMA硬件触发块的实现配置 DMA(直接内存访问)硬件触发块是嵌入式系统中实现高效数据传输的核心机制。其核心原理是通过硬件事件(如外设中断、定时器信号等)自动触发DMA传输,无需CPU介入。以下是关键实现步骤和技术要点: #### 一、硬件触发配置流程 1. **触发源选择** - 配置外设寄存器(如ADC、SPI、I2S等)使其产生DMA请求信号 - 示例:在I2S音频驱动中,设置硬件在**周期边界产生中断**作为DMA触发信号[^2] ```c // 配置外设触发信号 i2s->registers.DMA_ENABLE |= I2S_DMA_TRIGGER; ``` 2. **DMA控制器设置** - 绑定DMA通道到特定硬件事件源 - 设置传输参数(源/目标地址、传输模式、数据宽度) ```c // STM32示例:配置DMA通道 DMA_HandleTypeDef hdma; hdma.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE; // 外设地址固定 hdma.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE; // 内存地址递增 hdma.Init.Trigger = DMA_TRIGGER_TIMER4; // 硬件触发源选择 ``` 3. **内存屏障使用** - 确保DMA访问的内存区域完成初始化 - 避免CPU缓存DMA操作冲突(引用[5]): ```c // 内存写完成后插入屏障 write_to_dma_buffer(data); dma_memory_barrier(); // 确保数据可见于DMA ``` #### 二、关键实现模式 1. **周期边界触发(常见模式)** - 硬件在每个数据块边界生成中断 - 中断服务程序(ISR)中调用传输完成通知: ```c static irqreturn_t snd_mychip_interrupt(int irq, void *dev_id) { spin_unlock(&chip->lock); // 释放锁 snd_pcm_period_elapsed(chip->substream); // 通知DMA完成 spin_lock(&chip->lock); // 重新加锁 return IRQ_HANDLED; } [^2] ``` 2. **链式传输(Scatter-Gather)** - 使用描述符链表实现连续传输 - DMA控制器自动加载下一个描述符 ```c struct dma_descriptor { uint32_t src_addr; uint32_t dst_addr; uint32_t next_desc; // 下一个描述符地址 }; ``` #### 三、性能优化要点 1. **缓存一致性** - 设置正确的`coherent_dma_mask`(引用[1]): ```c dma_set_coherent_mask(dev, DMA_BIT_MASK(40)); // 40位地址空间 ``` - 使用非缓存内存或手动刷新缓存 2. **中断合并** - 配置DMA在多个传输完成后才触发中断 - 减少ISR调用频率提升吞吐量(引用[4]) 3. **双缓冲机制** - 交替使用两个缓冲区 - DMA传输一个缓冲区时,CPU处理另一个 #### 四、调试验证 1. **状态监控** - 通过`/sys`文件系统检查DMA状态(引用[3]) ``` /sys/class/dma/dma0chan0/status ``` 2. **EDID配置** - 显示设备需正确配置EDID确保帧缓冲对齐(引用[3]) > **典型应用场景**:音频流处理(I2S)、高速ADC采集、视频帧传输、网络包处理(引用[4]) --- ### 相关问题 1. DMA硬件触发软件触发在性能上有何差异? 2. 如何解决多通道DMA传输时的资源冲突问题? 3. 在实时操作系统中如何保证DMA传输的确定性延迟? 4. DMA传输过程中出现数据损坏应如何调试? 5. 如何为自定义外设实现DMA硬件触发支持? [^1]: DMA mask配置影响地址空间访问能力 [^2]: 周期边界中断是高效DMA触发的典型模式 [^3]: 通过sysfs接口监控DMA状态 [^4]: 同步网络栈结合异步应用可优化DMA性能 [^5]: 内存屏障确保DMA访问的数据一致性
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