PB173 - Ovladače jádra - Linux
X. DMA
Jiri Slabý
Fakulta informatiky Masarykova univerzita
26. 11. 2013
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
26.11.2013      1 / 12
Paměť jinak II.
LDD3 kap. 15 (zastaralá) Minule
• Mapování paměti jádra (mmap)
Q Přímý přístup do paměti (DMA)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
Sekce 1
Přímý přístup do paměti (DMA)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
26.11.2013      3/ 12
DMA
Přímý přístup do paměti
• Prozatím jsme ze/do zařízení četli/zapisovali přes CPU
• Tj. standardními operacemi s (přemapovanou) pamětí
• Velké přenosy = velká zátěž CPU
• Cykly, čekání na pomalou sběrnici atd.
• Místo toho naprogramujeme HW, aby přenášel data sám
• Nutná podpora HW (sběrnice - arbitrace, zařízení - přenosy)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
26.11.2013      4/ 12
Princip DMA
Princip
O Alokace (speciální) paměti
O Pro TX. vyplnění daty (paket, zvuk, data na disk,...)
O Předání ukazatele do zařízení
O Odstartování přenosu v zařízení
O Přerušení či jiná signalizace konce přenosu od zařízení
O Pro RX. práce s příchozími daty (paket, data z disku,...)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
26.11.2013      5/ 12
DMA v Linuxu
Alokace
API alokace
• linux/dma-mapping.h, Documentation/DMA-*
• dma_alloc_coherent, dma_free_coherent
void *dma_alloc_coherent(stmct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle, gfp_t gfp)
• dev - zařízení, které bude k paměti přistupovat (null pokud neznáme)
• size - velikost, jakou požadujeme
• dma_handle - DMA adresa (návratová hodnota) - pro zařízení
• návratová hodnota - virtuální adresa - pro nás
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
26.11.2013      6/ 12
DMA v Linuxu
Příklad
int my_do_DMA(struct device *dev) {
dma_addr_t phys; char * virt;
virt = dma_alloc_coherent(dev, 100, &phys, GFP_KERNEL); if (! virt )
return -ENOMEM; memset(virt, 0, 100); my_HW_set_addr(dev, phys); my_H W_start_transfer(dev); while (my_HW_working(dev)) /* polling */
msleep(100); pr_info("%s\n", virt); dma_free_coherent(dev, 100, virt, phys); return 0;
Úkol: alokujte a uvolněte pomocí dma_* 1 stránku paměti (v ovladači EDU z předminulá)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
26.11.2013      7/ 12
DMA pro PCI
Navíc
• Nastavení masky adres
Ne všechna zařízení zvládnou adresovat celý fyzický prostor
• pci_set_dma_mask(pdev, DMA_BIT_MASK(27))
• Zapnutí „spravování sběrnice"
• Tj. zařízení umí samo iniciovat přenosy apod.
• pci_set_master(pdev)
int my_probe(struct pci_dev *pdev, ...) {
dma_addr_t phys; void * virt;
... /* enable etc. here */
ret = pci_set_dma_mask(pdev, DMA_BIT_MASK(27)); pci_set_master(pdev);
virt = dma_alloc_coherent(&pdev->dev, 100, &phys, GFP_KERNEL);
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
26.11.2013      8/ 12
EDU a DMA
• Zvládá 32bitové adresy
• DMA řadič napojený na PCI sběrnici a lokální paměť v EDU
• Lokální paměť na adrese 0x40000 9 Velikost 4096 B
• Generuje přerušení 8 (Oxioo) na kartě
• Po dokončení přenosu
• (Jen je-li vyžádáno před přenosem)
Úkol: doplňte předešlou alokaci (o set_dma_mask a set_master)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
26.11.2013      9/ 12
EDU DMA registry
Specifikace baru O (pokračování z předminulá)
Offset	Len	R/W	Contents	Meaning
0x0080	4B	R/W	src	Source address
0x0084	4B	R/W	dst	Destination address
0x0088	4B	R/W	count	Transfer count
0x008c	4B	R/W	cmd	Command register
• cmd registr
• Zapisuje se po nastavení ostatních registrů
• Zapisuje se jednou s kombinací bitů
• Bit 0: run (transfer now)
• Bit 1: direction (0: from RAM to EDU, 1: from EDU to RAM)
• Bit 2: rqint (generate an interrupt after the transaction)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
26.11.2013      10/ 12
Úkol
Práce s DMA na EDU
O Naalokovat stránku DMA prostoru
© 10 B inicializovat textovým řetězcem
O Přenést 10 B do lokální paměti EDU na adresu 0x40000
• Nastavit všechny 4 registry
• Bez přerušení (bez rqint)
• Počkat na nulovou hodnotu bitu run (na dokončení přenosu) O Přenést 10 B z EDU na DMA stránku + 10
• Vznikne za sebou 2 x stejný řetězec
0 Vypište DMA stránku + 10
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
26.11.2013      11 / 12
Úkol
DMA s přerušením (část domácího) O Rozšířit předchozí o přerušení
• Přidat ještě jeden přenos z EDU na DMA + 20
• Přenos bude s rqint
0 Obsloužit přerušení
• ACK přerušení
• Iniciovat tasklet
O V taskletu vypsat obsah DMA paměti + 20 O DMA stránku vystavit přes mmap
POZOR na prezenci a správnou posloupnost zabíjení taskletu, zákazu přerušení, dealokace atd.
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
26.11.2013       12/ 12