DMA通道用途

DMA通道是用来传输数据的

DMA（Direct Memory Access） ，即直接存储器存取，是一种快速传送数据的机制。数据传递可以从适配卡到内存，从内存到适配卡或从一段内存到另一段内存。

DMA技术的重要性在于，利用它进行数据传送时不需要CPU的参与。每台电脑主机板上都有DMA控制器，通常计算机对其编程，并用一个适配器上的ROM(如软盘驱动控制器上的ROM)来储存程序，这些程序控制DMA传送数据。一旦控制器初始化完成，数据开始传送，DMA就可以脱离CPU，独立完成数据传送。

在DMA传送开始的短暂时间内，基本上有两个处理器为它工作，一个执行程序代码，一个传送数据。利用DMA传送数据的另一个好处是，数据直接在源地址和目的地址之间传送，不需要中间媒介。 对于每一次写操作，DMA控制器都控制地址总线，通知应将数据写到哪段内存中去。

DMA控制数据从内存传送到适配卡的方法与上面类似。对每一个要传送的单位数据，DMA控制器激活读内存和I/O写操作的总线。内存地址被放到地址总线上，像从适配卡到内存传送数据一样，以数据总线为通道，数据从源地址直接传送到目的地址。 DMA从DMA请求线(DREQ)上接收DMA请求，正像中断控制器从中断请求线(IRQ)上接收中断请求一样。 一个典型的从适配卡到内存的数据传送是这样进行的，首先，对DMA控制器编程，写入数据要到达的内存地址和要传送的字节数。适配器可以开始传送数据时，它将激活DREQ线，与DMA控制器连通。DMA控制器在与CPU取得总线控制权后，输出内存地址，发送控制信号，使得一个字节或一个字从适配器读出并写入相应内存中，然后更新内存地址，指向下一个字节(或字)要写入的地址，重复上面的操作，直至数据传送完毕。对控制器进行不同编程，就可以实现单字节传送(即每传送一个字节都要求一个DREQ信号)或块数据传送(即全部数据传送只需要一个DREQ信号)。

如果你要往计算机中插一块适配卡，而且适配卡使用DMA，通常安装程序会让你选择一个DMA通道，设定DIP开关或跳线，来为相应适配器设置DMA通道。尽管从理论上讲，只要不是同时使用DREQ线，不同的适配卡可以共享这条线的，但是按常规，我们最好为每个适配卡单独安排一个DMA通道，这样就可以保证不会发生DMA冲突，DMA方式下由于不直接访问计算机的CPU，而直接在RAM与设备之间传输，因而大大提高了数据传输速度。2100433B

一般而言，DMA控制器将包括一条地址总线、一条数据总线和控制寄存器。高效率的DMA控制器将具有访问其所需要的任意资源的能力，而无须处理器本身的介入，它必须能产生中断。最后，它必须能在控制器内部计算出地址。

一个处理器可以包含多个DMA控制器。每个控制器有多个DMA通道，以及多条直接与存储器站(memory bank)和外设连接的总线，如图1所示。在很多高性能处理器中集成了两种类型的DMA控制器。第一类通常称为“系统DMA控制器”，可以实现对任何资源(外设和存储器)的访问，对于这种类型的控制器来说，信号周期数是以系统时钟(SCLK)来计数的，以ADI的Blackfin处理器为 例，频率最高可达133MHz。第二类称为内部存储器DMA控制器(IMDMA)，专门用于内部存储器所处位置之间的相互存取操作。因为存取都发生在内部 (L1－L1、L1－L2，或者L2－L2)，周期数的计数则以内核时钟(CCLK)为基准来进行，该时钟的速度可以超过600MHz。

每个DMA控制器有一组FIFO，起到DMA子系统和外设或存储器之间的缓冲器的作用。对于MemDMA(Memory DMA)来说，传输的源端和目标端都有一组FIFO存在。当资源紧张而不能完成数据传输的话，则FIFO可以提供数据的暂存区，从而提高性能。

因为你通常会在代码初始化过程中对DMA控制器进行配置，内核就只需要在数据传输完成后对中断做出响应即可。你可以对DMA控制进行编程，让其与内核并行地移动数据，而同时让内核执行其基本的处理任务—那些应该让它专注完成的工作。

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的几种信息都会在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控制器在存储器中查找自己的配置参数。

（1）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存储器中的描述符上载入数据，而内核也不需要保持描述符。基于寄存器的DMA由两种子模式组成：自动缓冲(Autobuffer)模式和停止模式。在自动缓冲DMA中，当一个传输块传输完毕，控制寄存器就自动重新载入其最初的设定值，同一个DMA进程重新启动，开销为零。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数据存储器的缓冲器上，则DMA控制器将会在最后一个字传输完成的时刻就迅速重新载入初始的参数。这构成了一个“循环缓冲器”，因为当一个量值被写入 到缓冲器的最后一个位置上时，下一个值将被写入到缓冲器的第一个位置上。

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，然后在每次传输结束时，向内核发出中断。

停止模式的工作方式与自动缓冲DMA类似，区别在于各寄存器在DMA结束后不会重新载入，因 此整个DMA传输只发生一次。停止模式对于基于某种事件的一次性传输来说十分有用。例如，非定期地将数据块从一个位置转移到另一个位置。当你需要对事件进 行同步时，这种模式也非常有用。例如，如果一个任务必须在下一次传输前完成的话，则停止模式可以确保各事件发生的先后顺序。此外，停止模式对于缓冲器的初 始化来说非常有用。

（2）描述符模型

基于描述符(descriptor)的DMA要求在存储器中存入一组参数，以 启动DMA的系列操作。该描述符所包含的参数与那些通常通过编程写入DMA控制寄存器组的所有参数相同。不过，描述符还可以容许多个DMA操作序列串在一 起。在基于描述符的DMA操作中，我们可以对一个DMA通道进行编程，在当前的操作序列完成后，自动设置并启动另一次DMA传输。基于描述符的方式为管理 系统中的DMA传输提供了最大的灵活性 。

DMA既可以指内存和外设直接存取数据这种内存访问的计算机技术，又可以指实现该技术的硬件模块（对于通用计算机PC而言，DMA控制逻辑由CPU和DMA控制接口逻辑芯片共同组成，嵌入式系统的DMA控制器内建在处理器芯片内部，一般称为DMA控制器，DMAC）。

值得注意的是，通常只有数据流量较大(kBps或者更高)的外设才需要支持DMA能力，这些应用方面典型的例子包括视频、音频和网络接口 。