linux SPI驱动使用DMA方式传输数据

### Linux SPI 驱动中的 DMA 数据传输实现 在 Linux 的 SPI 驱动框架中，DMA（Direct Memory Access）是一种高效的数据传输方式，可以显著减少 CPU 负载并提高数据吞吐量。以下是关于如何在 Linux SPI 驱动中实现基于 DMA 的数据传输的具体方法。 #### 1. 使用 `dmaengine` API 进行配置 Linux 提供了一个统一的 DMA 引擎接口 (`dmaengine`) 来管理不同硬件平台上的 DMA 控制器。为了支持 DMA，在 SPI 驱动程序中需要初始化和注册这些功能。具体来说： - **分配 DMA 缓冲区**: 可以通过 `dma_alloc_coherent()` 函数来分配一致性的内存区域用于存储要发送或接收的数据[^3]。 ```c struct dma_chan *txchan; struct dma_chan *rxchan; /* 初始化 DMA channel */ txchan = dma_request_channel(DMA_MEM_TO_DEV, NULL, NULL); if (!txchan) { dev_err(dev, "Failed to request TX DMA channel\n"); } rxchan = dma_request_channel(DMA_DEV_TO_MEM, NULL, NULL); if (!rxchan) { dev_err(dev, "Failed to request RX DMA channel\n"); } ``` - **设置回调函数**: 当 DMA 完成操作时会触发相应的完成处理逻辑。这通常涉及定义一个 `dma_async_tx_callback` 类型的回调函数[^4]。 ```c static void spi_dma_complete(void *arg) { struct completion *cmp = arg; complete(cmp); } ``` #### 2. 整合到 `spi_master` 结构体 为了让 SPI 主控驱动能够利用 DMA 功能，则需扩展其内部使用的 `spi_transfer` 和相关成员变量。例如修改后的 `spi_master` 应该包含指向已准备好的 DMA 渠道指针以及任何额外的状态标志位等信息[^5]。 ```c struct my_spi_driver_data { ... struct dma_chan *txchan; /* 发送通道 */ struct dma_chan *rxchan; /* 接收通道 */ }; ``` 接着更新探针函数(`probe`)部分代码片段如下所示: ```c static int my_spi_probe(struct platform_device *pdev) { struct spi_master *master; struct my_spi_driver_data *drvdata; master = spi_alloc_master(&pdev->dev, sizeof(*drvdata)); drvdata = spi_master_get_devdata(master); /* 获取 DMA channels 并保存至私有数据结构 */ ... return spi_add_host_with_dma(master, txchan, rxchan); } ``` 这里调用了专门针对带 DMA 支持情况下的辅助宏 `spi_add_host_with_dma`,它允许指定两个方向各自的专用 DMA paths. #### 3. 实现具体的事务处理流程 最后一步就是实际构建起完整的事务链路了。对于每一个提交给系统的请求对象而言(即每次调用 `spi_sync` 或异步版本),都需要单独创建对应的描述符列表(descriptors chains)，并将它们绑定回原始消息队列里去等待被执行完毕后再释放资源回收工作等等[^6]. ```c static int my_spi_transfer_one_message(struct spi_master *master, struct spi_message *msg) { struct spi_transfer *t; struct scatterlist sg[2]; dma_addr_t addr; size_t len; unsigned long flags; list_for_each_entry(t, &msg->transfers, transfer_list) { if (t->len == 0 || t->bits_per_word != 8 || !(t->tx_buf && !t->rx_buf)) continue; memset(sg, 0, sizeof(sg)); if (t->tx_buf) { addr = dma_map_single(...); // Map buffer for DMA access. sg_init_table(&sg[0], 1); sg_set_page(&sg[0], phys_to_page(addr), min(len, PAGE_SIZE - offset_in_page(addr)), ...); async_memcpy(txchan, dest, src, length, callback_fn, cmp_arg); } spin_lock_irqsave(&lock, flags); msg->state = STATE_DMA_IN_PROGRESS; spin_unlock_irqrestore(&lock, flags); wait_for_completion(&completion_var); dma_unmap_single(...); } return result_code; } ``` 以上展示了简化版的核心思路——遍历当前待解决的消息集合，并逐帧检查条件适配性之后再分别启动各自独立的任务实例化过程直至结束为止。 ---