Linux對ISA DMA通道資源的管理 - ISA總線的DMA技術(shù)

　　DMA通道是一種系統(tǒng)全局資源。任何ISA外設(shè)想要進(jìn)行DMA傳輸，首先都必須取得某個DMA通道資源的使用權(quán)，并在傳輸結(jié)束后釋放所使用DMA通道資源。從這個角度看，DMA通道資源是一種共享的獨(dú)占型資源。

　　Linux在kernel/Dma.c文件中實(shí)現(xiàn)了對DMA通道資源的管理。

　　4.1 對DMA通道資源的描述

　　Linux在kernel/Dma.c文件中定義了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)dma_chan來描述DMA通道資源。該結(jié)構(gòu)類型的定義如下：

　　struct dma_chan {

　　int lock;

　　const char *device_id;

　　};

　　其中，如果成員lock!=0則表示DMA通道正被某個設(shè)備所使用;否則該DMA通道就處于free狀態(tài)。而成員device_id就指向使用該DMA通道的設(shè)備名字字符串。

　　基于上述結(jié)構(gòu)類型dma_chan，Linux定義了全局?jǐn)?shù)組dma_chan_busy[]，以分別描述8個DMA通道資源各自的使用狀態(tài)。如下：

　　static struct dma_chan dma_chan_busy[MAX_DMA_CHANNELS] = {

　　{ 0, 0 },

　　{ 0, 0 },

　　{ 0, 0 },

　　{ 0, 0 },

　　{ 1, "cascade" },

　　{ 0, 0 },

　　{ 0, 0 },

　　{ 0, 0 }

　　};

　　顯然，在初始狀態(tài)時除了DMA通道4外，其余DMA通道皆處于free狀態(tài)。

　　4.2 DMA通道資源的申請

　　任何ISA卡在使用某個DMA通道進(jìn)行DMA傳輸之前，其設(shè)備驅(qū)動程序都必須向內(nèi)核提出DMA通道資源的申請。只有申請獲得成功后才能使用相應(yīng)的DMA通道。否則就會發(fā)生資源沖突。

　　函數(shù)request_dma()實(shí)現(xiàn)DMA通道資源的申請。其源碼如下：

　　int request_dma(unsigned int dmanr, const char * device_id)

　　{

　　if (dmanr >= MAX_DMA_CHANNELS)

　　return -EINVAL;

　　if (xchg(&dma_chan_busy[dmanr].lock, 1) != 0)

　　return -EBUSY;

　　dma_chan_busy[dmanr].device_id = device_id;

　　/* old flag was 0, now contains 1 to indicate busy */

　　return 0;

　　}

　　上述函數(shù)的核心實(shí)現(xiàn)就是用原子操作xchg()讓成員變量dma_chan_busy[dmanr].lock和值1進(jìn)行交換操作，xchg()將返回lock成員在交換操作之前的值。因此：如果xchg()返回非0值，這說明dmanr所指定的DMA通道已被其他設(shè)備所占用，所以request_dma()函數(shù)返回錯誤值-EBUSY表示指定DMA通道正忙;否則，如果xchg()返回0值，說明dmanr所指定的DMA通道正處于free狀態(tài)，于是xchg()將其lock成員設(shè)置為1，取得資源的使用權(quán)。

　　4.3 釋放DMA通道資源

　　DMA傳輸事務(wù)完成后，設(shè)備驅(qū)動程序一定要記得釋放所占用的DMA通道資源。否則別的外設(shè)將一直無法使用該DMA通道。

　　函數(shù)free_dma()釋放指定的DMA通道資源。如下：

　　void free_dma(unsigned int dmanr)

　　{

　　if (dmanr >= MAX_DMA_CHANNELS) {

　　printk("Trying to free DMA%d

　　", dmanr);

　　return;

　　}

　　if (xchg(&dma_chan_busy[dmanr].lock, 0) == 0) {

　　printk("Trying to free free DMA%d

　　", dmanr);

　　return;

　　}

　　} /* free_dma */

　　顯然，上述函數(shù)的核心實(shí)現(xiàn)就是用原子操作xchg()將lock成員清零。

　　4.4 對/proc/dma文件的實(shí)現(xiàn)

　　文件/proc/dma將列出當(dāng)前8個DMA通道的使用狀況。Linux在kernel/Dma.c文件中實(shí)現(xiàn)了函數(shù)個get_dma_list()函數(shù)來至此/proc/dma文件的實(shí)現(xiàn)。函數(shù)get_dma_list()的實(shí)現(xiàn)比較簡單。主要就是遍歷數(shù)組dma_chan_busy[]，并將那些lock成員為非零值的數(shù)組元素輸出到列表中即可。如下：

　　int get_dma_list(char *buf)

　　{

　　int i, len = 0;

　　for (i = 0 ; i < MAX_DMA_CHANNELS ; i++) {

　　if (dma_chan_busy.lock) {

　　len += sprintf(buf+len, "%2d: %s

　　",

　　i,

　　dma_chan_busy.device_id);

　　}

　　}

　　return len;

　　} /* get_dma_list */

　　5 使用DMA的ISA設(shè)備驅(qū)動程序

　　DMA雖然是一種硬件機(jī)制，但它離不開軟件(尤其是設(shè)備驅(qū)動程序)的配合。任何使用DMA進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腎SA設(shè)備驅(qū)動程序都必須遵循一定的框架。