SAM4E單片機(jī)之旅——20、DMAC之使用Multi-buffer進(jìn)行內(nèi)存拷貝

　　這次使用這個(gè)DMAC的Multi-buffer傳輸功能，將兩個(gè)緩沖區(qū)的內(nèi)容拷貝至一個(gè)連續(xù)的緩沖區(qū)中。

　　一、 DMAC

　　在M4中，DMA控制器(DMAC)比外設(shè)DMA控制器(PDC)要復(fù)雜，但是功能更加強(qiáng)大。

　　為適應(yīng)不同的傳輸要求，DMAC 可以進(jìn)行靈活的自定義配置，甚至配備了一個(gè)FIFO緩存。比如可以為源設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備分別設(shè)定傳輸時(shí)，地址的變動(dòng)方式(遞增、遞減或固定);以及一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量(字節(jié)、半字或字)。

　　DMAC有4個(gè)通道，每個(gè)通道可以進(jìn)行一個(gè)傳輸任務(wù)。進(jìn)行傳輸?shù)脑O(shè)備可分為“內(nèi)存”及“非內(nèi)存”：內(nèi)存表示隨時(shí)可以對(duì)該設(shè)備進(jìn)行訪問，而非內(nèi)存表示需要一個(gè)信號(hào)(握手接口)來觸發(fā)或控制對(duì)設(shè)備的訪問。握手接口可以選擇硬件或軟件的，并且可以在傳輸?shù)倪^程中動(dòng)態(tài)配置。

　　另外，比起PDC只能設(shè)置下一次傳輸?shù)膮?shù)(傳輸?shù)刂?，?shù)據(jù)量大小等)，DMAC可以先在內(nèi)存中保存好若干次傳輸?shù)膮?shù)，然后自動(dòng)進(jìn)行多次傳輸(Multi-buffer傳輸)。

　　二、 Multi-buffer傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)機(jī)制

　　每個(gè)通道有若干個(gè)寄存器。其中：源地址和目的地址寄存器(SADDR和DADDR)，描述符地址寄存器(DSCR)，控制器存器(CTRLA和CTRLB)這幾個(gè)寄存器可以根據(jù)需要進(jìn)行自動(dòng)修改。在內(nèi)存中有一塊區(qū)域(LLI)，連續(xù)地儲(chǔ)存著這幾個(gè)寄存器的目標(biāo)設(shè)置。然后就像一個(gè)鏈表一樣，DSCR表示下一個(gè)區(qū)域的地址：

　　在啟用通道時(shí)，如果DSCR為0，則表示只需進(jìn)行一次傳輸，在傳輸完成后就關(guān)閉通道。

　　如果DSCR不為0，則表示進(jìn)行多次傳輸，而這幾個(gè)寄存器的更新過程如下：

　　獲取DSCR指向的LLI的內(nèi)容。如果DSCR為0，則任務(wù)結(jié)束。

　　根據(jù)當(dāng)前CTRLB寄存器的內(nèi)容，判斷是否需要根據(jù)該LLI更新SADDR及DADDR。然后根據(jù)該LLI更新其余寄存器(CTRLA，CTRLB，DSCR)。

　　根據(jù)新的寄存器內(nèi)容進(jìn)行傳輸。

　　傳輸完成后，將CTRLA的內(nèi)容回寫至內(nèi)存中(傳輸中僅有該寄存器的BTSIZE和DONE字段會(huì)發(fā)生該變)。

　　根據(jù)通道CFG寄存器的Stop On Done(SOD)字段判斷是否需要重新執(zhí)行以上過程。

　　所以，在啟用通道前，除了要設(shè)置好CFG寄存器外，也需要設(shè)置好CTRLB。

　　三、 實(shí)現(xiàn)思路

　　重申一下目標(biāo)：將兩個(gè)緩沖區(qū)的內(nèi)容拷貝至一個(gè)連續(xù)的緩沖區(qū)中。

　　由于源緩沖區(qū)有兩個(gè)，所以我們將使用兩個(gè)LLI。其中每個(gè)LLI的SADDR指向每個(gè)源緩沖區(qū)的首地址，并且在每次獲取LLI時(shí)，更新SADDR。而由于目標(biāo)緩沖區(qū)是連續(xù)的，所以不需要更新DADDR。

　　然后在啟用通道前，設(shè)置好DADDR。同時(shí)，設(shè)置CTRLB，該通道不從LLI中更新DADDR地址;設(shè)置好DSCR，使其指向第一個(gè)LLI。

　　四、 使用LLI

　　定義LLI結(jié)構(gòu)體。

　　LLI的內(nèi)存布局不復(fù)雜，但是使用結(jié)構(gòu)體來進(jìn)行操作也很有助于簡(jiǎn)化工作。而且由于布局簡(jiǎn)單，也不用太關(guān)注內(nèi)存對(duì)齊的細(xì)節(jié)。(另外，在使用LLI時(shí)，需要它的地址是字對(duì)齊的。)

　　typedef struct _lli{

　　uint32_t SADDR;

　　uint32_t DADDR;

　　uint32_t CTRLA;

　　uint32_t CTRLB;

　　uint32_t DSCR;

　　}LLI;

　　LLI的初始化。

　　由于兩個(gè)LLI的設(shè)置有許多相同的部分，所以將共同的部分抽象出來。

　　// lli: 需要初始化的LLI的地址

　　// saddr: 源地址

　　// btsize: 傳輸次數(shù)

　　// next_lli: 下一個(gè)LLI的地址。如果是最后一個(gè)LLI，該參數(shù)為NULL即可

　　void InitLLI(LLI* lli, void* saddr, uint16_t btsize, LLI* next_lli)

　　{

　　lli->SADDR = (uint32_t)saddr;

　　lli->DADDR = 0; // DADDR 不會(huì)被使用，初始化為即可

　　lli->DSCR = DMAC_DSCR_DSCR_Msk & (uint32_t)next_lli;

　　lli->CTRLA =

　　DMAC_CTRLA_BTSIZE(btsize) // 傳輸次數(shù)

　　| DMAC_CTRLA_SRC_WIDTH_WORD // 源設(shè)備一次傳輸一個(gè)字

　　| DMAC_CTRLA_DST_WIDTH_WORD // 目標(biāo)設(shè)備一次傳輸一個(gè)字

　　;

　　lli->CTRLB =

　　DMAC_CTRLB_SRC_DSCR_FETCH_FROM_MEM // 從LLI中更新SRC地址

　　| DMAC_CTRLB_DST_DSCR_FETCH_DISABLE // 不更新DST地址

　　| DMAC_CTRLB_FC_MEM2MEM_DMA_FC // 設(shè)備類型：內(nèi)存至內(nèi)存

　　| DMAC_CTRLB_SRC_INCR_INCREMENTING // 傳輸時(shí)，源地址遞增

　　| DMAC_CTRLB_DST_INCR_INCREMENTING // 傳輸時(shí)，目標(biāo)地址遞增

　　;

　　}

　　五、 實(shí)現(xiàn)過程

　　緩沖區(qū)。

　　// 源緩沖區(qū)

　　uint32_t src1[2];

　　uint32_t src2[3];

　　// 目標(biāo)緩沖區(qū)

　　uint32_t dst[5];

　　// 向源緩沖區(qū)時(shí)填充內(nèi)容

　　src1[0] = 50; src1[1] = 51;

　　src2[0] = 52; src2[1] = 53; src2[2] = 54;

　　設(shè)置LLI。

　　注意，要確保LLI的實(shí)例在整個(gè)程序的運(yùn)行過程中都是有效的。比如如果LLI是儲(chǔ)存在函數(shù)的棧中的話，那么函數(shù)退出后，該LLI即無效了。所以可以選擇在堆中分配LLI實(shí)例的空間，或是將其定義為全局變量，也可以在main函數(shù)中定義實(shí)例。

　　LLI first_lli, last_lli;

　　InitLLI(&first_lli, (void*)src1, 2, &last_lli);

　　InitLLI(&last_lli, (void*)src2, 3, 0);

　　啟用DMAC。

　　// PMC

　　PMC->PMC_PCER0 = 1 << ID_DMAC;

　　DMAC->DMAC_GCFG =

　　DMAC_GCFG_ARB_CFG_ROUND_ROBIN; // 輪轉(zhuǎn)優(yōu)先級(jí)

　　DMAC->DMAC_EN = DMAC_EN_ENABLE;

　　配置通道。

　　// 使用的通道為通道0

　　#define DMAC_CH 0

　　// 使DSCR指向first_lli

　　DMAC->DMAC_CH_NUM[DMAC_CH].DMAC_DSCR =

　　(uint32_t)(void*)(&first_lli);

　　// 設(shè)置目標(biāo)地址

　　DMAC->DMAC_CH_NUM[DMAC_CH].DMAC_DADDR =

　　(uint32_t)(void*) dst;

　　// 設(shè)置CTRLB，使通道從LLI中更新源地址

　　DMAC->DMAC_CH_NUM[DMAC_CH].DMAC_CTRLB =

　　DMAC_CTRLB_SRC_DSCR_FETCH_FROM_MEM

　　| DMAC_CTRLB_DST_DSCR_FETCH_DISABLE;

　　// 配置CFG寄存器

　　DMAC->DMAC_CH_NUM[DMAC_CH].DMAC_CFG =

　　DMAC_CFG_SOD_DISABLE

　　| DMAC_CFG_FIFOCFG_ALAP_CFG

　　;

　　啟用通道。

　　DMAC->DMAC_CHER = DMAC_CHER_ENA0 << DMAC_CH;

　　等待通道關(guān)閉，即傳輸完成。

　　const uint32_t check_bit = DMAC_CHSR_ENA0 << DMAC_CH;

　　while( (DMAC->DMAC_CHSR & check_bit) != 0);