直接内存访问(DMA)技术,作为一种无需CPU参与即可实现外设与系统内存之间双向数据传输的硬件机制,极大地提升了系统的吞吐率
而在Linux系统中,DMAEngine框架更是将这一技术发挥到了极致,为开发者提供了一个统一、高效、灵活的DMA操作接口
本文将深入探讨Linux DMAEngine的核心机制、关键数据结构、操作流程及其在实际应用中的优势
DMA技术概述 DMA技术的基本原理在于,通过专门的DMA控制器,实现内存与外设之间的数据传输,从而减轻CPU的负担
在DMA传输过程中,CPU可以并发地执行其他任务,而无需介入数据传输的细节
当DMA传输完成后,DMA控制器通过中断通知CPU,再由CPU执行相应的中断服务程序进行后续处理
这种机制极大地提高了数据传输的效率和系统的整体性能
Linux DMAEngine框架 Linux DMAEngine是Linux系统中用于管理DMA设备的统一框架
它抽象了不同DMA控制器的实现,使得上层代码可以方便地进行DMA传输
DMAEngine框架主要由以下几个部分组成: - DMA控制器(DMA Controller):负责具体的DMA传输操作,每个DMA控制器可能包含多个DMA通道
- DMA引擎API(DMA Engine API):为DMA调用者(Device Driver)提供屏蔽DMA设备实现细节的统一接口
- 虚拟DMA(Virt-DMA):为DMA子系统提供虚拟DMA通道的支持,允许多个虚拟通道共用一个物理通道
- 设备树DMA(Of-DMA):为DMA子系统提供设备树描述DMA信息传入的支持
- DMA设备驱动(DMA Device Driver):具体DMA设备的驱动程序
关键数据结构 在DMAEngine框架中,有几个关键的数据结构对于理解和使用DMA至关重要: 1.struct dma_device:该结构体抽象了DMA控制器,包含了DMA控制器的基本信息和操作接口
例如,`channels`成员保存了该控制器支持的所有DMA通道;`cap_mask`成员是一个bitmap,指示控制器所具备的能力,如内存到内存的拷贝(DMA_MEMCPY)、设备支持内存到内存的分散/聚合传输(DMA_SG)等
2.struct dma_chan:用于抽象DMA通道,`device`成员指向该通道所在的DMA控制器
3.struct virt_dma_chan:用于抽象一个虚拟的DMA通道,多个虚拟通道可以共用一个物理通道
4.struct dma_slave_config:包含了完成一次DMA传输所需要的所有可能参数,如传输方向、源地址和目标地址等
5.struct dma_async_tx_descriptor:传输描述符,用于描述一次DMA传输,包含了传输的状态、回调函数等信息
DMAEngine操作流
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