SAM4E單片機之旅——20、DMAC之使用Multi-buffer進行內(nèi)存拷貝
這次使用這個DMAC的Multi-buffer傳輸功能,將兩個緩沖區(qū)的內(nèi)容拷貝至一個連續(xù)的緩沖區(qū)中。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201704/358351.htm一、 DMAC
在M4中,DMA控制器(DMAC)比外設DMA控制器(PDC)要復雜,但是功能更加強大。
為適應不同的傳輸要求,DMAC 可以進行靈活的自定義配置,甚至配備了一個FIFO緩存。比如可以為源設備和目標設備分別設定傳輸時,地址的變動方式(遞增、遞減或固定);以及一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量(字節(jié)、半字或字)。
DMAC有4個通道,每個通道可以進行一個傳輸任務。進行傳輸?shù)脑O備可分為“內(nèi)存”及“非內(nèi)存”:內(nèi)存表示隨時可以對該設備進行訪問,而非內(nèi)存表示需要一個信號(握手接口)來觸發(fā)或控制對設備的訪問。握手接口可以選擇硬件或軟件的,并且可以在傳輸?shù)倪^程中動態(tài)配置。
另外,比起PDC只能設置下一次傳輸?shù)膮?shù)(傳輸?shù)刂?,?shù)據(jù)量大小等),DMAC可以先在內(nèi)存中保存好若干次傳輸?shù)膮?shù),然后自動進行多次傳輸(Multi-buffer傳輸)。
二、 Multi-buffer傳輸?shù)膶崿F(xiàn)機制
每個通道有若干個寄存器。其中:源地址和目的地址寄存器(SADDR和DADDR),描述符地址寄存器(DSCR),控制器存器(CTRLA和CTRLB)這幾個寄存器可以根據(jù)需要進行自動修改。在內(nèi)存中有一塊區(qū)域(LLI),連續(xù)地儲存著這幾個寄存器的目標設置。然后就像一個鏈表一樣,DSCR表示下一個區(qū)域的地址:
在啟用通道時,如果DSCR為0,則表示只需進行一次傳輸,在傳輸完成后就關閉通道。
如果DSCR不為0,則表示進行多次傳輸,而這幾個寄存器的更新過程如下:
獲取DSCR指向的LLI的內(nèi)容。如果DSCR為0,則任務結(jié)束。
根據(jù)當前CTRLB寄存器的內(nèi)容,判斷是否需要根據(jù)該LLI更新SADDR及DADDR。然后根據(jù)該LLI更新其余寄存器(CTRLA,CTRLB,DSCR)。
根據(jù)新的寄存器內(nèi)容進行傳輸。
傳輸完成后,將CTRLA的內(nèi)容回寫至內(nèi)存中(傳輸中僅有該寄存器的BTSIZE和DONE字段會發(fā)生該變)。
根據(jù)通道CFG寄存器的Stop On Done(SOD)字段判斷是否需要重新執(zhí)行以上過程。
所以,在啟用通道前,除了要設置好CFG寄存器外,也需要設置好CTRLB。
三、 實現(xiàn)思路
重申一下目標:將兩個緩沖區(qū)的內(nèi)容拷貝至一個連續(xù)的緩沖區(qū)中。
由于源緩沖區(qū)有兩個,所以我們將使用兩個LLI。其中每個LLI的SADDR指向每個源緩沖區(qū)的首地址,并且在每次獲取LLI時,更新SADDR。而由于目標緩沖區(qū)是連續(xù)的,所以不需要更新DADDR。
然后在啟用通道前,設置好DADDR。同時,設置CTRLB,該通道不從LLI中更新DADDR地址;設置好DSCR,使其指向第一個LLI。
四、 使用LLI
定義LLI結(jié)構(gòu)體。
LLI的內(nèi)存布局不復雜,但是使用結(jié)構(gòu)體來進行操作也很有助于簡化工作。而且由于布局簡單,也不用太關注內(nèi)存對齊的細節(jié)。(另外,在使用LLI時,需要它的地址是字對齊的。)
typedef struct _lli{
uint32_t SADDR;
uint32_t DADDR;
uint32_t CTRLA;
uint32_t CTRLB;
uint32_t DSCR;
}LLI;
LLI的初始化。
由于兩個LLI的設置有許多相同的部分,所以將共同的部分抽象出來。
// lli: 需要初始化的LLI的地址
// saddr: 源地址
// btsize: 傳輸次數(shù)
// next_lli: 下一個LLI的地址。如果是最后一個LLI,該參數(shù)為NULL即可
void InitLLI(LLI* lli, void* saddr, uint16_t btsize, LLI* next_lli)
{
lli->SADDR = (uint32_t)saddr;
lli->DADDR = 0; // DADDR 不會被使用,初始化為即可
lli->DSCR = DMAC_DSCR_DSCR_Msk & (uint32_t)next_lli;
lli->CTRLA =
DMAC_CTRLA_BTSIZE(btsize) // 傳輸次數(shù)
| DMAC_CTRLA_SRC_WIDTH_WORD // 源設備一次傳輸一個字
| DMAC_CTRLA_DST_WIDTH_WORD // 目標設備一次傳輸一個字
;
lli->CTRLB =
DMAC_CTRLB_SRC_DSCR_FETCH_FROM_MEM // 從LLI中更新SRC地址
| DMAC_CTRLB_DST_DSCR_FETCH_DISABLE // 不更新DST地址
| DMAC_CTRLB_FC_MEM2MEM_DMA_FC // 設備類型:內(nèi)存至內(nèi)存
| DMAC_CTRLB_SRC_INCR_INCREMENTING // 傳輸時,源地址遞增
| DMAC_CTRLB_DST_INCR_INCREMENTING // 傳輸時,目標地址遞增
;
}
五、 實現(xiàn)過程
緩沖區(qū)。
// 源緩沖區(qū)
uint32_t src1[2];
uint32_t src2[3];
// 目標緩沖區(qū)
uint32_t dst[5];
// 向源緩沖區(qū)時填充內(nèi)容
src1[0] = 50; src1[1] = 51;
src2[0] = 52; src2[1] = 53; src2[2] = 54;
設置LLI。
注意,要確保LLI的實例在整個程序的運行過程中都是有效的。比如如果LLI是儲存在函數(shù)的棧中的話,那么函數(shù)退出后,該LLI即無效了。所以可以選擇在堆中分配LLI實例的空間,或是將其定義為全局變量,也可以在main函數(shù)中定義實例。
LLI first_lli, last_lli;
InitLLI(&first_lli, (void*)src1, 2, &last_lli);
InitLLI(&last_lli, (void*)src2, 3, 0);
啟用DMAC。
// PMC
PMC->PMC_PCER0 = 1 << ID_DMAC;
DMAC->DMAC_GCFG =
DMAC_GCFG_ARB_CFG_ROUND_ROBIN; // 輪轉(zhuǎn)優(yōu)先級
DMAC->DMAC_EN = DMAC_EN_ENABLE;
配置通道。
// 使用的通道為通道0
#define DMAC_CH 0
// 使DSCR指向first_lli
DMAC->DMAC_CH_NUM[DMAC_CH].DMAC_DSCR =
(uint32_t)(void*)(&first_lli);
// 設置目標地址
DMAC->DMAC_CH_NUM[DMAC_CH].DMAC_DADDR =
(uint32_t)(void*) dst;
// 設置CTRLB,使通道從LLI中更新源地址
DMAC->DMAC_CH_NUM[DMAC_CH].DMAC_CTRLB =
DMAC_CTRLB_SRC_DSCR_FETCH_FROM_MEM
| DMAC_CTRLB_DST_DSCR_FETCH_DISABLE;
// 配置CFG寄存器
DMAC->DMAC_CH_NUM[DMAC_CH].DMAC_CFG =
DMAC_CFG_SOD_DISABLE
| DMAC_CFG_FIFOCFG_ALAP_CFG
;
啟用通道。
DMAC->DMAC_CHER = DMAC_CHER_ENA0 << DMAC_CH;
等待通道關閉,即傳輸完成。
const uint32_t check_bit = DMAC_CHSR_ENA0 << DMAC_CH;
while( (DMAC->DMAC_CHSR & check_bit) != 0);
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