DMA 操作

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不同类型的 DMA 之间，DMA 传送的步骤都相似。以下各节提供了执行 DMA 传送的方法。

注 - 在来自文件系统的缓冲区的块驱动程序中，不必确保 DMA 对象是否已在内存中锁定。该文件系统已在内存中锁定了数据。

执行总线主控器 DMA 传送

对于总线主控器 DMA，驱动程序应执行以下步骤：

描述 DMA 特性。通过此步骤，例程可确保设备能够访问缓冲区。
分配 DMA 句柄。
确保 DMA 对象已在内存中锁定。请参见 physio(9F) 或 ddi_umem_lock(9F) 手册页。
为该对象分配 DMA 资源。
对设备的 DMA 引擎进行编程。
启动引擎。
传送完成后，继续执行总线主控器操作。
执行所需的对象同步。
释放 DMA 资源。
释放 DMA 句柄。

执行第一方 DMA 传送

对于第一方 DMA，驱动程序应执行以下步骤：

分配 DMA 通道。
使用 ddi_dmae_1stparty(9F) 配置通道。
确保 DMA 对象已在内存中锁定。请参见 physio(9F) 或 ddi_umem_lock(9F) 手册页。
为该对象分配 DMA 资源。
对设备的 DMA 引擎进行编程。
启动引擎。
传送完成后，继续执行总线主控器操作。
执行所需的对象同步。
释放 DMA 资源。
取消分配 DMA 通道。

执行第三方 DMA 传送

对于第三方 DMA，驱动程序应执行以下步骤：

分配 DMA 通道。
使用 ddi_dmae_getattr(9F) 检索系统的 DMA 引擎特性。
在内存中锁定 DMA 对象。请参见 physio(9F) 或 ddi_umem_lock(9F) 手册页。
为该对象分配 DMA 资源。
使用 ddi_dmae_prog(9F) 对系统 DMA 引擎进行编程，以执行传送。
执行所需的对象同步。
使用 ddi_dmae_stop(9F) 停止 DMA 引擎。
释放 DMA 资源。
取消分配 DMA 通道。

某些硬件平台会以特定于总线的方式限制 DMA 功能。驱动程序应使用 ddi_slaveonly(9F) 来确定设备是否位于可以执行 DMA 的插槽中。

DMA 特性

DMA 特性描述 DMA 引擎的特性和限制，其中包括：

设备可以访问的地址的限制
最大传送计数
地址对齐限制

设备驱动程序必须通过 ddi_dma_attr(9S) 结构向系统通知任何 DMA 引擎限制。此操作可以确保设备的 DMA 引擎可以访问系统分配的 DMA 资源。系统可能对设备特性实施附加限制，但绝不会取消驱动程序实施的任何限制。

`ddi_dma_attr` 结构

DMA 特性结构包含以下成员：

typedef struct ddi_dma_attr {
    uint_t      dma_attr_version;       /* version number */
    uint64_t    dma_attr_addr_lo;       /* low DMA address range */
    uint64_t    dma_attr_addr_hi;       /* high DMA address range */
    uint64_t    dma_attr_count_max;     /* DMA counter register */
    uint64_t    dma_attr_align;         /* DMA address alignment */
    uint_t      dma_attr_burstsizes;    /* DMA burstsizes */
    uint32_t    dma_attr_minxfer;       /* min effective DMA size */
    uint64_t    dma_attr_maxxfer;       /* max DMA xfer size */
    uint64_t    dma_attr_seg;           /* segment boundary */
    int         dma_attr_sgllen;        /* s/g length */
    uint32_t    dma_attr_granular;      /* granularity of device */
    uint_t      dma_attr_flags;         /* Bus specific DMA flags */
} ddi_dma_attr_t;

其中：

dma_attr_version: 特性结构的版本号。dma_attr_version 应设置为 DMA_ATTR_V0。
dma_attr_addr_lo: DMA 引擎可以访问的最低总线地址。
dma_attr_addr_hi: DMA 引擎可以访问的最高总线地址。
dma_attr_count_max: 指定 DMA 引擎可在一个 cookie 中处理的最大传送计数。该限制表示为最大计数减 1。此计数用作位掩码，因此计数也必须比 2 的幂小 1。
dma_attr_align: 指定通过 ddi_dma_mem_alloc(9F) 分配内存时的对齐要求。例如，以页边界对齐。dma_attr_align 字段仅在分配内存时使用。在绑定操作过程中，将省略此字段。对于绑定操作，驱动程序必须确保缓冲区已正确对齐。
dma_attr_burstsizes: 指定设备支持的突发流量大小。突发流量大小是指设备在放弃总线之前可以传输的数据量。此成员是突发流量大小的二进制编码，这些大小是 2 的幂次方。例如，如果设备能够执行 1 字节、2 字节、4 字节和 16 字节突发传输，则应将此字段设置为 0x17。系统还会使用此字段来确定对齐限制。
dma_attr_minxfer: 设备可以执行的最小有效传送大小。此大小还会影响对齐和填充的限制。
dma_attr_maxxfer: 描述 DMA 引擎在一个 I/O 命令中可以容纳的最大字节数。此限制仅在 dma_attr_maxxfer 小于 (dma_attr_count_max + 1) * dma_attr_sgllen 时才有意义。
dma_attr_seg: DMA 引擎的地址寄存器的上限。当地址寄存器的高 8 位为包含段号的锁存器时，通常会使用 dma_attr_seg 。低 24 位用于寻址段。在此情况下，dma_attr_seg 会设置为 0xFFFFFF，这可以防止系统在为对象分配资源时跨越 24 位段边界。
dma_attr_sgllen: 指定分散/集中列表中的最大项数。dma_attr_sgllen 是 DMA 引擎在对设备的一个 I/O 请求中可以使用的 cookie 数。如果 DMA 引擎不包含任何分散/集中列表，则此字段应设置为 1。
dma_attr_granular: 此字段用于提供设备 DMA 传送能力的粒度（以字节为单位）。指定海量存储设备的扇区大小即是关于如何使用该值的一个例子。如果绑定操作需要部分映射，则可使用此字段确保 DMA 窗口中的 cookie 大小之和为粒度的整数倍。但是，如果设备没有分散/集中功能，则 DDI 无法确保粒度。对于此情况，dma_attr_granular 字段的值应为 1。
dma_attr_flags: 此字段可以设置为 DDI_DMA_FORCE_PHYSICAL，这表示如果系统同时支持物理 I/O 地址和虚拟 I/O 地址，则系统应返回物理 I/O 地址而非虚拟 I/O 地址。如果系统不支持物理 DMA，则 ddi_dma_alloc_handle(9F) 的返回值为 DDI_DMA_BADATTR。在此情况下，驱动程序必须清除 DDI_DMA_FORCE_PHYSICAL 并重试该操作。

S 总线示例

在 SPARC 计算机中，S 总线上的 DMA 引擎具有以下特性：

仅访问 0xFF000000 到 0xFFFFFFFF 范围内的地址
32 位 DMA 计数器寄存器
可处理按字节对齐的传送
支持 1 字节、2 字节和 4 字节突发流量大小
最小有效传送大小为 1 字节
32 位地址寄存器
无分散/集中列表
仅对扇区执行操作，例如磁盘

在 SPARC 计算机中，S 总线上的 DMA 引擎具有以下特性结构：

static ddi_dma_attr_t attributes = {
    DMA_ATTR_V0,   /* Version number */
    0xFF000000,    /* low address */
    0xFFFFFFFF,    /* high address */
    0xFFFFFFFF,    /* counter register max */
    1,             /* byte alignment */
    0x7,           /* burst sizes: 0x1 | 0x2 | 0x4 */
    0x1,           /* minimum transfer size */
    0xFFFFFFFF,    /* max transfer size */
    0xFFFFFFFF,    /* address register max */
    1,             /* no scatter-gather */
    512,           /* device operates on sectors */
    0,             /* attr flag: set to 0 */
};

ISA 总线示例

在 x86 计算机中，ISA 总线上的 DMA 引擎具有以下特性：

仅访问前 16 MB 内存
在一次 DMA 传送中不能跨越 1 MB 的边界
16 位计数器寄存器
可处理按字节对齐的传送
支持 1 字节、2 字节和 4 字节突发流量大小
最小有效传送大小为 1 字节
最多可以支持 17 个分散/集中传送
仅对扇区执行操作，例如磁盘

在 x86 计算机中，ISA 总线上的 DMA 引擎具有以下特性结构：

static ddi_dma_attr_t attributes = {
    DMA_ATTR_V0,   /* Version number */
    0x00000000,    /* low address */
    0x00FFFFFF,    /* high address */
    0xFFFF,        /* counter register max */
    1,             /* byte alignment */
    0x7,           /* burst sizes */
    0x1,           /* minimum transfer size */
    0xFFFFFFFF,    /* max transfer size */
    0x000FFFFF,    /* address register max */
    17,            /* scatter-gather */
    512,           /* device operates on sectors */
    0,             /* attr flag: set to 0 */
};

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