mips一致性DMA映射、流式DMA映射的使用

一、流式DMA：

1、一般的使用方法是：

dma_buf = (void *)__get_free_pages(GFP_ATOMIC|GFP_DMA, get_order(s->fragsize));
desc->snd_buffer = dma_buf;
desc->snd_dma = dma_map_single(NULL, desc->snd_buffer, s->fragsize, DMA_FROM_DEVICE);

_desc->saddr = desc->snd_dma;


kmalloc 和 _get_free_pages分配内存空间， 返回的是cache段的虚拟地址(在/mm/page_alloc.c中定义);

在文件include/asm-generic/dma-mapping-common.h中有：

#define dma_map_single(d, a, s, r) dma_map_single_attrs(d, a, s, r, NULL)；

static inline dma_addr_t dma_map_single_attrs(struct device *dev, void *ptr,
10 size_t size,
11 enum dma_data_direction dir,
12 struct dma_attrs *attrs)
13{
14 struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
15 dma_addr_t addr;
16
17 kmemcheck_mark_initialized(ptr, size);
18 BUG_ON(!valid_dma_direction(dir));
19 addr = ops->map_page(dev, virt_to_page(ptr),
20 (unsigned long)ptr & ~PAGE_MASK, size,
21 dir, attrs);
22 debug_dma_map_page(dev, virt_to_page(ptr),
23 (unsigned long)ptr & ~PAGE_MASK, size,
24 dir, addr, true);
25 return addr;
26}

先来看一下get_dma_ops()这个函数，在/arch/mips/include/asm/dma-mapping.h定义：

static inline struct dma_map_ops *get_dma_ops(struct device *dev)
15{
16 if (dev && dev->archdata.dma_ops)
17 return dev->archdata.dma_ops;
18 else
19 return mips_dma_map_ops;
20}

因为dev为NULL，所以会调用mips_dma_map_ops---->
在arch/mips/mm/dma-default.c中定义：

struct dma_map_ops *mips_dma_map_ops = &mips_default_dma_map_ops;

static struct dma_map_ops mips_default_dma_map_ops = {
304 .alloc_coherent = mips_dma_alloc_coherent,
305 .free_coherent = mips_dma_free_coherent,
306 .map_page = mips_dma_map_page,
307 .unmap_page = mips_dma_unmap_page,
308 .map_sg = mips_dma_map_sg,
309 .unmap_sg = mips_dma_unmap_sg,
310 .sync_single_for_cpu = mips_dma_sync_single_for_cpu,
311 .sync_single_for_device = mips_dma_sync_single_for_device,
312 .sync_sg_for_cpu = mips_dma_sync_sg_for_cpu,
313 .sync_sg_for_device = mips_dma_sync_sg_for_device,
314 .mapping_error = mips_dma_mapping_error,
315 .dma_supported = mips_dma_supported
316};

再回到ops->map_page，也就是会调用mips_dma_map_page：

static dma_addr_t mips_dma_map_page(struct device *dev, struct page *page,
201 unsigned long offset, size_t size, enum dma_data_direction direction,
202 struct dma_attrs *attrs)
203{
204 unsigned long addr;
205
206 addr = (unsigned long) page_address(page) + offset;
207
208 if (!plat_device_is_coherent(dev))
209 __dma_sync(addr, size, direction);
210
211 return plat_map_dma_mem(dev, (void *)addr, size);
212}

主要来看__dma_sync，定义在arch/mips/mm/dma-default.c：

static inline void __dma_sync(unsigned long addr, size_t size,
152 enum dma_data_direction direction)
153{
154 switch (direction) {
155 case DMA_TO_DEVICE:
156 dma_cache_wback(addr, size);
157 break;
158
159 case DMA_FROM_DEVICE:
160 dma_cache_inv(addr, size);
161 break;
162
163 case DMA_BIDIRECTIONAL:
164 dma_cache_wback_inv(addr, size);
165 break;
166
167 default:
168 BUG();
169 }
170}

这里我们看到分别对三种情况进行处理：
a、DMA_TO_DEVICE：把cache的数据刷回内存里，用于使能dma传输到外设之前。因为dma传输只会从内存拿数据，所以必须把cache的数据全部刷回到内存中；
b、DMA_FROM_DEVICE：把cache的数据置无效，用于dma已经传输完毕产生中断之后，准备从内存读取到驱动的buffer中。如果不把cache的数据置无效，
那么cpu就会直接从cache中取出旧的数据，不会到内存中去拿新的数据；
c、DMA_BIDIRECTIONAL跟DMA_TO_DEVICE的效果一样。

在文件中/arch/mips/include/asm/io.h定义：

589#define dma_cache_wback_inv(start, size) _dma_cache_wback_inv(start, size)
590#define dma_cache_wback(start, size) _dma_cache_wback(start, size)
591#define dma_cache_inv(start, size) _dma_cache_inv(start, size)


具体的函数在arch/mips/mm/c-r4k.c中定义如下：

void __cpuinit r4k_cache_init(void)
{
......

_dma_cache_wback_inv = r4k_dma_cache_wback_inv;
1416 _dma_cache_wback = r4k_dma_cache_wback_inv;
1417 _dma_cache_inv = r4k_dma_cache_inv;
......
｝

再来看plat_map_dma_mem，在/arch/mips/include/asm/mach-generic/dma-coherence.h中定义：

static inline dma_addr_t plat_map_dma_mem(struct device *dev, void *addr,
15 size_t size)
16{
17 return virt_to_phys(addr);
18}


arch/mips/include/asm/io.h中定义：

static inline unsigned long virt_to_phys(volatile const void *address)
{
return (unsigned long)address - PAGE_OFFSET + PHYS_OFFSET;
}

在/arch/mips/include/asm/mach-generic/spaces.h中定义：
#define PAGE_OFFSET (CAC_BASE + PHYS_OFFSET)

#define CAC_BASE _AC(0x80000000, UL)

#define PHYS_OFFSET _AC(0, UL)

所以plat_map_dma_mem返回的是物理地址，用于填写到DMA的saddr中。


二、一致性DMA映射:

desc = dma_alloc_coherent(NULL, sizeof(audio_dmadesc_t), (dma_addr_t *)&dma_phyaddr, GFP_KERNEL);

在文件arch/mips/include/asm/dma-mapping.h中定义：

static inline void *dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
61 dma_addr_t *dma_handle, gfp_t gfp)
62{
63 void *ret;
64 struct dma_map_ops *ops = get_dma_ops(dev);
65
66 ret = ops->alloc_coherent(dev, size, dma_handle, gfp);
67
68 debug_dma_alloc_coherent(dev, size, *dma_handle, ret);
69
70 return ret;
71}

从上面的分析可以知道ops->alloc_coherent会调用mips_dma_alloc_coherent();
在文件arch/mips/mm/dma-default.c中定义：

static void *mips_dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
101 dma_addr_t * dma_handle, gfp_t gfp)
102{
103 void *ret;
104
105 if (dma_alloc_from_coherent(dev, size, dma_handle, &ret))
106 return ret;
107
108 gfp = massage_gfp_flags(dev, gfp);
109
110 ret = (void *) __get_free_pages(gfp, get_order(size));
111
112 if (ret) {
113 memset(ret, 0, size);
114 *dma_handle = plat_map_dma_mem(dev, ret, size);
115
116 if (!plat_device_is_coherent(dev)) {
117 dma_cache_wback_inv((unsigned long) ret, size);
118 ret = UNCAC_ADDR(ret);
119 }
120 }
121
122 return ret;
123}
因为dev为NULL，所以dma_alloc_from_coherent直接返回0。接着通过__get_free_pages分配空间得到一个cache段虚拟地址，再通过plat_map_dma_mem得到一个物理地址，
再把这段地址在cache中的数据刷回到内存，最后返回一个uncache段的虚拟地址。

但是我们在驱动程序里面一般都会用cache段的地址，这样会快很多，所以通过CAC_ADDR来转换得到cache段的虚拟地址：
info->drcmr_dat = CAC_ADDR(info->drcmr_dat);


从上述可知，当用一致性DMA映射时，用得到的cache段的虚拟地址进行读写完，准备开始DMA或者DMA传输完成时，还要手动地调用dma_cache_wback、dma_cache_inv对缓冲区进行操作。
而流式DMA映射就可以一直调用dma_map_single（DMA_TO_DEVICE / DMA_FROM_DEVICE）就可以了，因为这个函数里面就带了对cache的操作。