内存直接存取——基本原理结构和应用四辑系列文章之二

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1、内存直接存取——基本原理、结构与应用（四辑系列文章之二）ByDavidKatzandRickGentile,AnalogDevices,Inc.上一辑文章中，我们引入了内存直接存储（DMA）背后的基本知识——人们为什么需要它，它采用何种构造和控制方式。这次，我们将专注于DMA传输的分类，以及与建立这些会话相关的构造DMA的结构目前有两类主要的DMA传输结构。寄存器模式和描述符模式。无论属于哪一类DMA，表1所描述的几类信息都会在DMA控制器中出现。当DMA以寄存器模式工作时，DMA控制器只是简单地利用寄存器中所存储的参数值。在描述符模式中，DMA控制器在内存中查找自己

2、的配置参数。NextDescriptorPointer（lower16bit）下一个描述符的地址NextDescriptorPointer（higher16bit）下一个描述符的地址StartAddress（lower16bit）起始地址（源区或者目标区）StartAddress（higher16bit）起始地址（源区或者目标区）DMAConfiguration控制信息（启用、中断，1Dvs2D）X_Count内循环的传输次数X_Modify内循环的每次传输之间跨越的字节数Y_Count外循环中的传输次数Y_Modify内循环结束和外循环开始之间的字节数表1：DMA寄

3、存器基于寄存器的DMA在基于寄存器的DMA内部，处理器直接对DMA控制寄存器进行编程，来启动传输。基于寄存器的DMA提供了最佳的DMA控制器性能，因为寄存器并不需要不断地从内存的描述符上载入数据，而内核也不需要保持一个描述符。基于寄存器的DMA包括两种子模式：“自动缓冲模式”和“停止模式”。在自动缓冲DMA中，当一个传输模块传输完毕，控制寄存器就自动重新载入，恢复其最初的设定值，同一个DMA处理器重新启动，开销为零。正如我们在图1中所看到的那样，如果将一个自动缓冲DMA设定为从外设传输一定数量的字到L1数据内存的缓冲器上，则DMA控制器将会在最后一个字的传输完成的时刻

4、就迅速重新载入初始的参数。这构成了一个“循环缓冲”，因为当一个量值被写入到缓冲器的最后一个位置上时，下一个量值将被写入到缓冲器的第一个位置上。Figure1:ImplementingacircularbufferwithAutobufferDMA图1：用DMA实现循环缓冲器图中：Start—起点，End－终点，CircularBuffer——循环缓冲器，AddressIncrements——地址增量，ResetAddress——复位地址。自动缓冲DMA特别适合于对性能敏感的、存在持续数据流的应用。DMA控制器可以在独立于处理器其他活动的情况下读入数据流，然后在每次传输

5、结束时，向内核发出中断。虽然有可能以非突然的方式阻止自动缓冲模式，但如果DMA处理器需要定期启动和停止时，这种工作方式的采用就没有什么实际意义。。让我们先考察一下一个Autobuffer方面的例子。例1试考虑一个这样一个应用：其处理器一次对512个音频采样进行处理，而编码/解码器（音频的A/D变换器）以音频时钟频率发送新的数据。自动缓冲DMA在这种情况下是绝妙的选择，因为数据传输是定期进行的。考虑同一模型，让我们假设我们希望对输入的音频数据进行“双缓冲”。也就是说，我们希望，在我们对某个缓冲器进行处理时，DMA控制器将另一个缓冲器填满数据。处理器必须在DMA控制器回溯

6、到某个特定的数据缓冲器的起始点时结束对该缓冲器数据的处理，正如图2所示的那样。使用自动缓冲器时，配置工作简单易行。图2双缓冲图中：Count——计数，MemoryBuffers——内存缓冲，Peripheralfillsonebuffer——外设将一个缓冲器充满。Interrupt——中断，Processfirst512bytesofbuffer——处理前512个字节的缓冲数据，Processorworksonotherbuffer——处理器对其他缓冲器进行处理，Interrupt——中断，Processsecond512bytesofbuffer——处理另外的512

7、byte的缓冲数据，RegistersreloadandDMAstartsoveragain——寄存器重新载入，DMA再次从头开始。自动缓冲DMA的总计数值必须包含通过2DDMA来实现的两个数据缓冲器的规模。缓冲器的数量对应于外循环。于是，我们让XCOUNT保持为512。假设音频数据元的大小是4bytte，我们就将字传输大小设定为32bit，并让XMODIFY＝4。因为我们需要2个缓冲器，我们就将YCOUNT设定为2。如果我们需要两个缓冲器在内存中构成背－背结构，我们必须将YMODIFY设定为1。不过，更明智的办法常常是让缓冲器分隔开。通过这一做法，