PB173 - Ovladače jádra - Linux
XI. DMA
Jiri Slabý
Fakulta informatiky Masarykova univerzita
29. 11. 2016
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
29. 11. 2016      1 /13
Paměť jinak II.
LDD3 kap. 15 (zastaralá) Minule
« Mapování paměti jádra (mmap) Q Přímý přístup do paměti (DMA)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
29. 11. 2016 2/13
Sekce 1
Přímý přístup do paměti (DMA)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
29. 11. 2016 3/13
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)
PB173/04
29. 11. 2016 4/13
Princip DMA
Princip odesílání a příjmu O Alokace (speciální) paměti O Vyplnění daty (paket, zvuk, data na disk, ...) O Předání ukazatele do zařízení O Odstartování přenosu v zařízení Q Přerušení či jiná signalizace konce přenosu od zařízení O Práce s příchozími daty (paket, data z disku, ...) Q Uvolnění (speciální) paměti
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB 173/04
29. 11. 2016 5/13
DMA v Linuxu
Alokace
API alokace
• linux/dma-mapping.h, Documentation/DMA-*
• dma_alloc_coherent, dma_free_coherent
void *dma_alloc_coherent(struct 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.handie: DMA adresa (návratová hodnota) - pro zařízení
• Návratová hodnota: virtuální adresa - pro nás
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
29. 11. 2016 6/13
DMA v Linuxu
Příklad
int my_do_DMA(struct device *dev) {
dma_addr_t dma; char * virt;
virt = dma_alloc_coherent(dev, 100, &dma, GFP_KERNEL); if (! virt)
return -ENOMEM; memset(virt, 0, 100);
my_HW_set_addr(dev, dma); my_HW_start_transfer(dev);
while (my_HW_working(dev)) /* polling */ msleep(100);
pr_info("%s\n", virt); dma_free_coherent(dev, 100, virt, dma); return 0;
}
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/04 29. 11. 2016 7/13
Úkol
Alokace DMA paměti O Otevřete si ovladač EDU z předminulá Q V probe alokujte 1 stránku DMA paměti O Použijte PCI zařízení jako první parametr alokace O Vypište si virtuální, fyzickou a DMA adresu
Q V remove ji uvolněte
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
29. 11. 2016 8/13
DMA pro PCI
Navíc
• Nastavení masky adres
Ne všechna zařízení zvládnou adresovat celý fyzický prostor
• pci_set_dma_mask(pdev, DMA_BIT_MASK(27))
• pci_set_consistent_dma_mask(pdev, DMA_BIT_MASK(27))
• Zapnutí „spravování sběrnice"
• Tj. zařízení umí samo iniciovat přenosy apod.
• pci_set_master(pdev)
	Příklad Z probe			
	... /* pci_enable etc. here */ ret = pci_set_dma_mask(pdev, DMA_BIT_MASK(27)); ret = pci_set_consistent_dma_mask(pdev, DMA_BIT_MASK(27)); pci_set_m aster (pdev); virt = dma_alloc_coherent(&pdev->dev, 100, &dma, GFP_KERNEL);			
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)		PB173/04	29. 11. 2016 9/13	
EDU a DMA
Zvládá 28bitové adresy
DMA řadič napojený na PCI sběrnici a lokální paměť v EDU
• Lokální paměť na adrese 0x40000
• Velikost 4096 B
o Generuje přerušení 8 (0x100) na kartě
• Po dokončení přenosu
• (Jen je-li vyžádáno před přenosem)
Úkol: doplňte předešlou alokaci o nastavení masek na správnou hodnotu a zapnutí spravování sběrnice
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
29. 11. 2016 10/13
EDU DMA registry
Specifikace baru O (pokračování z předminulá)
Offset	Len	R/W	Contents	Meaning
0x0080	4B	R/W	src	Source address
0x0088	4B	R/W	dst	Destination address
0x0090	4B	R/W	count	Transfer count
0x0098	4B	R/W	cmd	Command register
cmd registr
• Zapisuje se po nastavení ostatních registrů
• Zapisuje se jednou, a to kombinací bitů
Bit 0: run/status (start transfer now/is running?)
• 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)
PB173/04
29. 11. 2016
11 /13
Úkol
Práce s DMA na EDU
O 10 B své alokované DMA paměti inicializujte textovým řetězcem Q Přeneste 10 B do lokální paměti EDU na adresu 0x40000
Nastavte všechny 4 registry o Zdrojová adresa je vaše DMA adresa Cílová adresa je 0x40000
• Bez přerušení (bez rqint)
• Počkejte na nulovou hodnotu bitu run (na dokončení přenosu) O Přeneste 10 B zpět z EDU na DMA stránku + 10
• Vznikne za sebou 2x stejný řetězec
O Vypište DMA stránku + 10
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/04
29. 11. 2016 12/13
Úkol
DMA s přerušením (část domácího) O Rozšiřte předchozí o přerušení
• Přidejte ještě jeden přenos z EDU na DMA + 20
• Přenos bude s rqint
O Obslužte přerušení
• ACK přerušení
• Iniciujte tasklet
O V taskletu vypište obsah DMA paměti + 20 O DMA stránku vystavte přes mmap
POZOR
• Na prezenci a správnou posloupnost zabíjení taskletu, zákazu přerušení, dealokace atd.
• Na použití správné funkce pro převod na struct page/pf n pro mmap
Jiri Slabý (Fakulta informatiky MU)
PB173/04
29. 11. 2016 13/13