【MYD-CZU3EG开发板试用体验】ZDMA的使用——Scatter-gather的使用1

Zynq Ultrascale +(简称ZU+)内使用ZDMA做各种外设和内存的数据搬移，从SDK上看，ZDMA被分为了两种，一种是ADMA，用于外设之间的低速传输；另一种是GDMA，用于内存直接高速传输；其中这两种DMA都可以支持两种工作模式：Simple模式和Scatter-Gather(简称SG)模式；Simple模式适合连续地址空间的传输，而SG模式适合多地址空间的传输，SG模式需要一个内存描述来告诉它需要传哪些地址区域，根据下一区域的指示不同，SG模式又可以分为Linear模式和Linked-List模式、混合模式；本文主要基于SG模式的Linear模式展开。
SG模式的Linear模式需要提供一个Buffer Descriptor（简称BD）数组，BD数组的每个元素都是128位宽，如下图所示：

ADDR LSB、ADDR MSB和SIZE很容易理解，CNTL为DMA如何执行下一步提供了必要的信息：

l [0] Coherency:
n 0: 生成用于处理描述符有效载荷的AXI事务是被标记为non-coherent.
n 1: 生成用于处理描述符有效载荷的AXI事务是被标记为coherent.
注: 在FPD DMA控制器下这个比特位没有作用。
l [1] DSCR元素类型:
每个描述符可以是128比特或256比特.
n 0: 当前描述符大小是128比特 (linear)
n 1: 当前描述符大小是256 比特(linked-list)
l [2] INTR
n 0: 不需要完成终端
n 1 (SRC-side): 在完成这次传输后产生中断；完成意味着数据被读取，但可能在DMAbuffer内（还没有写入目的地址）.
n 1 (DST-side): 在完成这次传输后产生中断；完成意味着数据被写入目的地址并且BRESP已收到。
l [4:3] CMD
这个字段仅仅在源描述符有效，在目的描述符保留
n 00: 下一个DSCR有效, DMA继续以SG操作模式进行 (in this case). 软件必须确保下一个描述是有效的.
n 01:在完成当前描述符后暂停. 软件可以使用这命令来暂停DMA操作，更新描述符.
n 一旦软件完成更新描述符，可以通道从暂停的位置恢复，如果软件更新描述符到一个新的位置，通道可以恢复，并且从新的位置获取描述符；暂停模式允许软件保存通道的状态而避免了重新启用DMA；
n 10: 在完成当前描述符后停止DMA操作。一旦DMA通道检测到停止，它完成当前描述符报文传输，转变为IDLE状态. 任何后续传输都需要软件遵循启用顺序. 停止不会保留当前通道的状态.
n 11: 保留

手册上操作模式写的很复杂，参考代码也涉及了大量的Cache处理步骤，针对ZU+将DDR分片的特性，可以指定BD描述符在特定内存地址上创建，这样BD描述符的写入写出不经过Cache，不需要操作Cache；
操作步骤如下：

1. 编程ZDMA_CH_CTRL0的POINT_TYPE位为1（切换到SG模式）；

2. 建立两个BD结构体数组，源端和目的端，依次填入需要搬移的内存的地址、大小和操作行为；

3. 将BD结构体数组的首地址写入ZDMA_CH_SRC_START_LSB、ZDMA_CH_SRC_START_MSB、ZDMA_CH_DST_START_LSB、ZDMA_CH_DST_START_MSB

4. 按需要设置其他寄存器，例如OverFetch，有些情况需要有些不需要；

5. 启动通道DMA传输，通过写入1进ZDMA_CH_CTRL2寄存器；

6. 轮询ZDMA_CH_STATUS，如果为0则可以退出，如果为3表示DMA过程出现错误，需要检查ZDMA_CH_ISR查看出现什么错误，如果出现1，则需要Resume，出现1一般是用户在BD里的CNTL设置了暂停操作，具体操作取决于用户自己，为2就表示DMA仍未完成。

通过SGDMA，可以将内存中两块区域的值进行交换，并且只需要执行一次DMA操作，下述代码即实现此功能：

u64 base_addr = 0x840000000;
init_platform();
Xil_DCacheDisable();
print("Hello Worldnr");
XZDma_LiDscr *Src_Des = 0x10000;
XZDma_LiDscr *Dst_Des = 0x20000;
for(int i=0; i<0x1000; i=i+4)
{
Xil_Out32(i+base_addr+0x0100, i);
Xil_Out32(i+base_addr+0x2100, i+0x2100);
}
Src_Des[0].Size = 0x1000;
Src_Des[0].Cntl = 0;
Src_Des[0].Address = base_addr+0x0100;
Src_Des[1].Address = base_addr+0x2100;
Src_Des[1].Size = 0x1000;
Src_Des[1].Cntl = 0;
Src_Des[2].Address = base_addr+0x1100;
Src_Des[2].Size = 0x1000;
Src_Des[2].Cntl = 0x10;
Dst_Des[0].Address = base_addr+0x1100;
Dst_Des[0].Size = 0x1000;
Dst_Des[0].Cntl = 0;
Dst_Des[1].Address = base_addr+0x0100;
Dst_Des[1].Size = 0x1000;
Dst_Des[1].Cntl = 0;
Dst_Des[2].Address = base_addr+0x2100;
Dst_Des[2].Size = 0x1000;
Dst_Des[2].Cntl = 0x10;
if((Xil_In32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_CTRL0)&0x40)!=0x40)
Xil_Out32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_CTRL0, (Xil_In32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_CTRL0)&0x7f)|0x40);
Xil_Out32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_CTRL1, 0);
Xil_Out32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_SRC_START_LSB, ((UINTPTR)(&Src_Des[0]))&0xFFFFFFFF);
Xil_Out32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_SRC_START_MSB, (((u64)Src_Des)>>32)&0xFFF);
Xil_Out32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_DST_START_LSB, ((UINTPTR)(&Dst_Des[0]))&0xFFFFFFFF);
Xil_Out32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_DST_START_MSB, (((u64)Dst_Des)>>32)&0xFFF);
Xil_Out32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_CTRL2, 1);
while(Xil_In32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_STATUS)==2);
xil_printf("Done Status: %dnr", Xil_In32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_STATUS));
for(int i=0; i<0x1000; i=i+4)
{
if(Xil_In32(i+base_addr+0x0100)!=i+0x2100)
{
xil_printf("Error: %x in %xnr", i, Xil_In32(i+0x100));
}
if(Xil_In32(i+base_addr+0x2100)!=i)
{
xil_printf("Error: %x in %xnr", i, Xil_In32(i+0x2100));
}
}