S3C2440A 第八章：DMA

第八章：DMA

简介：

    S3C2440A支持位于系统总线和外设总线的四通道DMA控制器。每一个DMA控制器的通道都可以在系统设备之间或者系统与外设之间，以及外设与外设之间进行数据传输操作而没有任何限制。换句话说，每个通道可以处理一下四种情况：

1.  源和目的都在系统总线

2.  源在系统总线，而目的在外部总线

3.  源在外部总线，而目的在系统总线

4.  源和目的都在外部总线

DMA主要的优势是：他可以在CPU不打扰的情况下传输数据。DMA操作可以被软件初始化，也可以使用片上外设的请求，或者外部的请求引脚。

DMA请求源

    如果通过DCON寄存器选中H/W DMA请求模式，DMA控制器的每一个通道可以从四个DMA源中选择一个DMA请求源。（注意：如果S/W请求模式被选中，则这个DMA请求源将没有任何意义）。下表显示了每个通道的四个DMA

这里nXDREQ0 和nXDREQ1表示两个外部的源（外部的设备），而I2SSDO 和I2SSDI分别表示i2s的传输和接收。

 

DMA操作

    DMA使用三态有限状态机（FSM）来做他的操作。这可以描述为下面的三个步骤：

Stat-1. 作为一个初始态，DMA等待DMA请求，一旦获得DMA请求，他将调到stat-2。而在该态中，DMA ACK和INT REQ都是0 。

Stat-2. 在这个态时，DMA ACK变为1 同时计数器（CURR_TC）从DCON寄存器[19:0]中加载。注意，此时DMA ACK还保持为1，直到他后面被清零。

Stat-3. 在这个态，处理DMA原子操作的子有限状态机（sub-FSM）被初始化。子有限状态机（sub-FSM）从源地址读取数据并将它们写到目的地址。在这个操作中，数据大小和传输大小（单字或者burst）是要考虑的。在全服务模式（Whole service mode）时，这个操作将一直重复进行直到计数器（CURR_TC）的数据变为0 。而在单服务模式（Single service mode）时，这个操作只要执行一次。当子有限状态机（sub-FSM）完成一次原子操作时，主有限状态机（main FSM）的计数器值将减一。此外，当计数器CURR_TC变为0，同时DCON寄存器[29]的中断设置为1时，主有限状态机（main FSM）保持INT REQ信号。而当下面情况中的一种满足时，将清DMA ACK：

      1）在全服务模式（Whole service mode）时，计数器（CURR_TC）的数据变为0

      2）在单服务模式（Single service mode）时，原子操作完成。

注意：在单服务模式（Single service mode）时，主有限状态机（main FSM）的这三种态将被执行，然后停止，来等待下一个DMAREQ。同时，如果DMA REQ到来，这三个态将再重复一遍。因此，DMA ACK将被保持，然后在完成每个原子操作后失效。相反，在在全服务模式（Whole service mode）时，主有限状态机（main FSM）将等在stat-3直到计数器（CURR_TC）变为0 。因此，DMAACK将在整个传输过程中保持，然后在计数器为0时失效。

然而，当计数器为0时将置位INT REQ，而不管服务模式（全服务模式或者单服务模式）。

外部DMA请求/应答协议

    这里有三种外部DMA请求/应答协议（单服务请求，单服务握手以及全服务握手）。每种协议定义了DMA请求和应答与协议的关系。

基本DMA时间

    DMA服务就是在DMA操作时编辑成对的读写周期，这可以组成一个DMA操作。下图显示了S3C2440A中基础操作所要的时间。

    ——在所有的模式中，XnXDREQ 和XnXDACK的设置时间和延迟时间是一样的。

    ——如果XnXDREQ的完成遇到了他的设置时间，将同步两次同时置位XnXDACK。

    ——置位XnXDACK之后，如果DMA请求总线获得总线，他将执行他的操作。当DMA操作完成，XnXDACK失效。

请求和握手模式的比较

    请求和握手模式是与XnXDREQ 和XnXDACK相关的协议。下图显示了他们的不同。

 

在一次传输（Single/Burst传输）的结尾，DMA检查双同步XnXDREQ.的态

    请求Mode

    ——如果XnXDREQ依然保持，而下一个传输立即开始。否则他将等待XnXDREQ置位。

    握手Mode

——如果XnXDREQ失效，DMA失效XnXDACK在之后的两个周期，否则他将等待直到XnXDREQ失效

警告：当XnXDACK.（为高电平）失效时，XnXDREQ（为低电平）必须置位。

传输大小

    ——这里有两种不同的传输大小：单元大小和爆发4 。

    ——当传输大块数据时DMA将控制总线。因此其他的总线主机不能获得总线

爆发4传输大小

    在爆发4传输时，将有4个连续的读写操作。

注意：单元传输大小为一个读写操作。

例子

在请求模式下单服务单元传输

    XnXDREQ置位将需要每一个单元的传输（单服务模式）。当XnXDREQ置位时，操作将继续进行（请求模式），同时一对读写被执行（单元传输）。

 

在握手模式下单服务单元传输

在握手模式下全服务单元传输

DMA特有寄存器

    每个DMA通道有九个控制寄存器（有四通道DMA控制器所以一共有36个）。其中有六个控制寄存器控制DMA传输，而另外的三个监督DMA控制器的状态。寄存器的详细信息在下面。

DMA初始化源寄存器(DISRC)

寄存器	地址	R/W	描述	重启值
DISRC0	0x4B000000	R/W	DMA0初始化源寄存器	0x00000000
DISRC1	0x4B000040	R/W	DMA1初始化源寄存器	0x00000000
DISRC2	0x4B000080	R/W	DMA2初始化源寄存器	0x00000000
DISRC3	0x4B0000C0	R/W	DMA3初始化源寄存器	0x00000000

DISRCn	位	描述	初始值
S_ADDR	[30:0]	用于传输的源的基地址（开始地址）。只有当CURR_SRC是0并且DMA ACK为1时，这个数据才会加载到CURR_SRC。	0x00000000

DMA初始化源控制寄存器(DISRCC)

寄存器	地址	R/W	描述	重启值
DISRCC0	0x4B000004	R/W	DMA0初始化源控制寄存器	0x00000000
DISRCC1	0x4B000044	R/W	DMA1初始化源控制寄存器	0x00000000
DISRCC2	0x4B000084	R/W	DMA2初始化源控制寄存器	0x00000000
DISRCC3	0x4B0000C4	R/W	DMA3初始化源控制寄存器	0x00000000

DISRCCn	位	描述	初始值
LOC	[1]	位1用于选择源的位置 0：源在系统总线（AHB） 1：源在外部总线（APB）	0
INC	[0]	位0用于选择地址增加方式 0 = 增加      1= 固定不变 如果他是0，在burst或单传输模式时，地址按其每次传输的数据大小传输。 如果他是1，地址在传输时不会变化。（在burst模式时，地址会在burst传输时增加，但是地址也会在传输完后回到他的初始值）	0

 

DMA初始化目的寄存器(DIDST)

寄存器	地址	R/W	描述	重启值
DIDST0	0x4B000008	R/W	DMA0初始化目的寄存器	0x00000000
DIDST1	0x4B000048	R/W	DMA1初始化目的寄存器	0x00000000
DIDST2	0x4B000088	R/W	DMA2初始化目的寄存器	0x00000000
DIDST3	0x4B0000C8	R/W	DMA3初始化目的寄存器	0x00000000

DIDSTn	位	描述	初始值
D_ADDR	[30:0]	用于传输的目的基地址（开始地址）。只有当CURR_DST是0并且DMA ACK为1时，这个数据才会加载到CURR_SRC。	0x00000000

DMA初始化目的控制寄存器(DIDSTC)

寄存器	地址	R/W	描述	重启值
DIDSTC0	0x4B00000C	R/W	DMA0初始化目的控制寄存器	0x00000000
DIDSTC1	0x4B00004C	R/W	DMA1初始化目的控制寄存器	0x00000000
DIDSTC2	0x4B00008C	R/W	DMA2初始化目的控制寄存器	0x00000000
DIDSTC3	0x4B0000CC	R/W	DMA3初始化目的控制寄存器	0x00000000

DIDSTCn	位	描述	初始值
CHK_INT	[2]	当自动加载设置后，选择中断发生时间 0：当计数器TC到达0时，中断发生 1：自动加载执行后中断发生	0
LOC	[1]	位1用于选择目的的位置 0：目的在系统总线（AHB） 1：目的在外部总线（APB）	0
INC	[0]	位0用于选择地址增加方式 0 = 增加      1= 固定不变 如果他是0，在burst或单传输模式时，地址按其每次传输的数据大小传输。 如果他是1，地址在传输时不会变化。（在burst模式时，地址会在burst传输时增加，但是地址也会在传输完后回到他的初始值）	0

DMA控制寄存器(DCON)

寄存器	地址	R/W	描述	重启值
DCON0	0x4B000010	R/W	DMA0控制寄存器	0x00000000
DCON1	0x4B000050	R/W	DMA1控制寄存器	0x00000000
DCON2	0x4B000090	R/W	DMA2控制寄存器	0x00000000
DCON3	0x4B0000D0	R/W	DMA3控制寄存器	0x00000000

DCONn	位	描述	初始值
DMD_HS	[31]	请求模式与握手模式选择 0：请求模式 1：握手模式 当获得置位DREQ，DMA控制器在这两种模式下都要开始他的传输并置位DACK。而这两种模式不同的是他们是否等待DACK失效。 在握手模式，DMA控制器在开始一个新的传输之前等待DREQ失效。如果如果他发现DREQ失效，他失效DACK然后等待另一个DREQ置位。 相反，在请求模式时，DMA控制器在DREQ失效前不会等待，他只会失效DACK然后开始另一个传输如果DREQ被置位。 我们为外部DMA请求源推荐使用握手模式来防止无意识的开始新的传输。	0
SYNC	[30]	选择请求/应答同步 0：请求/应答与PCLK同步（APB时钟） 1：请求/应答与HCLK同步（AHB时钟） 因此，对于连接到AHB系统总线的设备，这位将设为1，而对于连接到APB系统总线的设备，这位将设为0。而对于连接到外部系统的设备，用户应该选择该位来看这个设备是同步到AHB系统还是APB系统。	0
INT	[29]	CURR_TC（终端计数器）使能/失能中断设置 0：CURR_TC中断失能。用户用户不得不使用状态寄存器来观察传输计数（例如 polling） 1：当所有的传输完成时，产生中断请求（例如 当CURR_TC为0）。	0
TSZ	[28]	原子传输模式传输数据大小选择（例如 每次DMA传输拥有总线） 0：单元传输 1：burst传输（传输4个单元）	0
SERVMODE	[27]	服务模式选择：单服务模式或全服务模式 0：单服务模式，在该模式下，每一次原子传输完成（单元或者四单元的burst）DMA停止，并等待下一个DMA请求。 1：全服务模式，在该模式下，一次请求将重复执行多次原子操作直到传输计数器为0。在该模式下额外的请求是不必要的。 注意：即使在全服务模式下，DMA在每次完成原子操作后释放原子总线，然后尽力去重新获得总线来防止其他主机占用总线。	0
HWSRCSEL	[26:24]	为每个DMA选择DMA请求源 DCON0: 000:nXDREQ0 001:UART0 010:SDI 011:Timer 100:USB device EP1 DCON1: 000:nXDREQ1 001:UART1 010:I2SSDI 011:SPI  100:USB device EP2 DCON2: 000:I2SSDO 001:I2SSDI 010:SDI 011:Timer  100:USB device EP3 DCON3: 000:UART2 001:SDI 010:SPI 011:Timer 100:USB device EP4 DCON0: 101:I2SSDO 110:PCMIN DCON1: 101:PCMOUT 110:SDI DCON2: 101:PCMIN 110:MICIN DCON3: 101:MICIN 110:PCMOUT 这些位控制4-1 MUX来为每个DMA选择DMA请求源。只有DCON的位[23]de H/W请求模式被选择时这些位才有效。	000
SWHW_SEL	[23]	通过软件（S/W请求模式）或者硬件（H/W请求模式）选择DMA源 0：软件请求模式，DMA通过设置DMASKTRIG寄存器的SW_TRIG位触发。 1：通过选择位[26:24]中设备触发DMA请求	0
RELOAD	[22]	设置重新加载开/关 0：当传输计数器现有值为0时，自动加载（例如 所有的需要的传输被执行） 1：当传输计数器现有值为0时，DMA通道（DMA REQ）关闭。通道开/关位（DMASKTRIGn[1]）设置为0时（DREQ关）来阻止无意识开始的新DMA请求。	0
DSZ	[21:20]	用于传输的数据大小 00 = 字节    01 = 半字 10 = 字      11 = 保留	00
TC	[19:0]	初始传输计数（或传输节拍） 注意：真实用于传输的字节数通过下面的公式计数：DSZ x TSZ x TC。这里DSZ，TSZ（1或者4），TC分别表示数据大小DCONn[21:20]，传输尺寸DCONn[28]以及初始传输计数。只有当CURR_TC为0并且DMA ACK为1时，这个值才会被加载到CURR_TC中。

DMA状态寄存器(DSTAT)

寄存器	地址	R/W	描述	重启值
DSTAT0	0x4B000014	R	DMA0状态寄存器	000000h
DSTAT1	0x4B000054	R	DMA1状态寄存器	000000h
DSTAT2	0x4B000094	R	DMA2状态寄存器	000000h
DSTAT3	0x4B0000D4	R	DMA3状态寄存器	000000h

DSTATn	位	描述	初始值
STAT	[21:20]	DMA控制器状态 00：DMA控制器为其他DMA请求准备就绪 01：DMA控制器正忙于传输	00
CURR_TC	[19:0]	传输计数器当前值 注：传输计数器初始值为DCONn[19:0]中的值，并随着每次原子操作而减一。	00000h

DMA当前源寄存器(DCSRC)

寄存器	地址	R/W	描述	重启值
DCSRC0	0x4B000018	R	DMA0当前源寄存器	0x00000000
DCSRC1	0x4B000058	R	DMA1当前源寄存器	0x00000000
DCSRC2	0x4B000098	R	DMA2当前源寄存器	0x00000000
DCSRC3	0x4B0000D8	R	DMA3当前源寄存器	0x00000000

DCSRCn	位	描述	初始值
CURR_SRC	[30:0]	DMAn的当前源地址	0x00000000

DMA当前目的寄存器(DCDST)

寄存器	地址	R/W	描述	重启值
DCDST0	0x4B00001C	R	DMA0当前目的寄存器	0x00000000
DCDST1	0x4B00005C	R	DMA1当前目的寄存器	0x00000000
DCDST2	0x4B00009C	R	DMA2当前目的寄存器	0x00000000
DCDST3	0x4B0000DC	R	DMA3当前目的寄存器	0x00000000

DCSRCn	位	描述	初始值
CURR_DST	[30:0]	DMAn的当前目的寄存器	0x00000000

DMA禁止触发寄存器(DMASKTRIG)

寄存器	地址	R/W	描述	重启值
DMASKTRIG0	0x4B000020	R/W	DMA0禁止触发寄存器	000
DMASKTRIG1	0x4B000060	R/W	DMA1禁止触发寄存器	000
DMASKTRIG2	0x4B0000A0	R/W	DMA2禁止触发寄存器	000
DMASKTRIG3	0x4B0000E0	R/W	DMA3禁止触发寄存器	000

DMASKTRIGn	位	描述	初始值
STOP	[2]	停止DMA操作 1：当现在的原子传输完成时停止DMA，如果没有当前运行的原子传输，立即停止DMA CURR_TC, CURR_SRC, 以及CURR_DST将清零 注意：由于可能有当前的原子传输，停止操作要执行一个周期。完成停止的操作可以被检测到当检测通道开/关位(DMASKTRIGn[1])设为关闭。这个停止操作就是真实的停止了。	0
ON_OFF	[1]	DMA通道开/关位 0：DMA通道关闭（这个通道的DMA请求被忽略） 1：DMA通道打开，DMA请求被处理。如果我们设置DCONn[22]为无自动加载同时/或者DMASKTRIGn的STOP位设置为停止，这位将自动设为关闭。 注意：当DCONn[22]为无自动加载，当CURR_TC计数器变为0时，这位变为0 。如果DMASKTRIGn的STOP位设为1，这位将在当前原子传输完成后立即变为0 。 注：这位在DMA操作时不应该手动的改变（例如 他只能使用DCON[22]和STOP位来改变）	0
SW_TRIG	[0]	在软件模式下触发DMA通道 1：对于这个控制器需要一个DMA操作 注意：只有当S/W请求模式已经被选中(DCONn[23])同时通道ON_OFF位被设置为1（通道打开），这个触发才有效。当DMA操作开始，这位将自动清零。	0

注意：

寄存器DISRC，DIDST以及DCON中的TC部分的值是允许你修改的。而这些修改只有当当前传输结束后才能有效（例如 当CURR_TC变为0）。同时，对其他寄存器或者域的任意模式的改变都将立即起作用。因此，当修改这些寄存器或者域时要小心。