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(wèn)，而非內(nèi)存表示需要一個(gè)信號(hào)（握手接口）來(lái)觸發(fā)或控制對(duì)設(shè)備的訪問(wèn)。握手接口可以選擇硬件或軟件的，并且可以在傳輸?shù)倪^(guò)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(guò)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(xiě)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(guò)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(lái)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。）

1234567typedefstruct_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(lái)。

12345678910111213141516171819202122// 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voidInitLLI(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(guò)程

緩沖區(qū)。

12345678// 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(guò)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(wú)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。

123LLI first_lli, last_lli;InitLLI(&first_lli, (void*)src1, 2, &last_lli);InitLLI(&last_lli, (void*)src2, 3, 0);

啟用DMAC。

12345// PMCPMC->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。

1234567891011121314151617// 使用的通道為通道0#define DMAC_CH 0// 使DSCR指向first_lliDMAC->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。

1DMAC->DMAC_CHER = DMAC_CHER_ENA0 << DMAC_CH;

等待通道關(guān)閉，即傳輸完成。

12constuint32_t check_bit = DMAC_CHSR_ENA0 << DMAC_CH;while( (DMAC->DMAC_CHSR & check_bit) != 0);