linux dma 物理地址

Linux DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种允许硬件设备直接与系统内存进行数据交换的技术，而不需要通过CPU的干预。这种技术可以显著提高数据传输的效率，减少CPU的负担。

基础概念

物理地址：在计算机系统中，物理地址是指内存芯片上的实际地址，它是硬件设备用来访问内存的地址。每个内存单元都有一个唯一的物理地址。

DMA控制器：DMA控制器是一个独立的硬件组件，它负责管理DMA传输。它有自己的地址寄存器和数据寄存器，并且可以直接与内存和外设进行通信。

类型

单字节传输：每次只传输一个字节的数据。
块传输：一次性传输一大块数据。
散/聚传输：将数据从一个地址空间分散传输到多个目标地址，或者从多个源地址聚集到一个目标地址。

应用场景

硬盘读写：硬盘控制器可以使用DMA来读取或写入数据，提高文件访问速度。
网络通信：网卡可以使用DMA来接收和发送数据包，加快网络传输速度。
图形处理：显卡可以使用DMA来传输图像数据，提高图形渲染效率。

遇到问题及解决方法

问题：DMA传输过程中出现数据丢失或错误。

原因：

DMA控制器配置错误。
内存地址范围不正确。
硬件故障。

解决方法：

检查DMA控制器的配置，确保寄存器设置正确。
确认使用的物理地址范围是有效的，并且没有被其他设备占用。
运行硬件诊断工具检查是否有硬件损坏。
更新驱动程序以确保兼容性和稳定性。

示例代码

以下是一个简单的Linux内核模块示例，用于配置DMA传输：

#include <linux/module.h>
#include <linux/dmaengine.h>
#include <linux/dma-mapping.h>

static int dma_setup(struct device *dev) {
    struct dma_chan *chan;
    dma_cookie_t cookie;
    struct scatterlist sg;
    void *buf;
    dma_addr_t dma_addr;

    // 分配内存
    buf = kmalloc(BUF_SIZE, GFP_KERNEL);
    if (!buf)
        return -ENOMEM;

    // 映射内存为DMA地址
    dma_addr = dma_map_single(dev, buf, BUF_SIZE, DMA_FROM_DEVICE);
    if (dma_mapping_error(dev, dma_addr)) {
        kfree(buf);
        return -EFAULT;
    }

    // 获取DMA通道
    chan = dma_request_channel(mask, filter_fn, filter_param);
    if (!chan) {
        dma_unmap_single(dev, dma_addr, BUF_SIZE, DMA_FROM_DEVICE);
        kfree(buf);
        return -EBUSY;
    }

    // 设置scatterlist
    sg_init_one(&sg, buf, BUF_SIZE);

    // 提交DMA传输
    cookie = dmaengine_prep_slave_single(chan, dma_addr, BUF_SIZE, DMA_FROM_DEVICE, DMA_PREP_INTERRUPT);
    if (!cookie) {
        dma_release_channel(chan);
        dma_unmap_single(dev, dma_addr, BUF_SIZE, DMA_FROM_DEVICE);
        kfree(buf);
        return -EFAULT;
    }

    // 启动传输并等待完成
    dmaengine_submit(chan, &sg);
    dma_async_issue_pending(chan);

    // 等待DMA传输完成
    wait_for_completion(&dma_complete);

    // 清理
    dmaengine_terminate_all(chan);
    dma_unmap_single(dev, dma_addr, BUF_SIZE, DMA_FROM_DEVICE);
    kfree(buf);

    return 0;
}

module_init(dma_setup);
module_exit(dma_cleanup);

请注意，这只是一个简化的示例，实际应用中可能需要更复杂的错误处理和资源管理。