一、實驗環境

1.1 虛擬機環境

    a) Vmware版本：Vmware Workstation 12.5.7

    b) Ubuntu版本：9.10

    c) 內核版本：2.6.31.14

    d) toolchain版本：arm-linux-gcc 4.3.2

1.2 開發板

    優龍FS2410開發板，UDA1341聲卡

    內核版本：3.4.2

二、聲卡數據傳輸的原理（以播放為例）

（1） 驅動程序分配一個buffer：s2c2440_dma_new

（2） app不斷寫一個個period數據到buffer(appl_ptr以frame為單位) 。一個period包含多個frame，一個frame就是一個采樣數據

（3） 驅動不斷從buffer里取出一個period：load_dma_period，啟動DMA傳輸：s3c2440_dma_start，發送給聲卡

（4）傳輸完畢，產生中斷)：s3c2440_dma2_irq ，更新狀態(hw_ptr，以frame為單位）

三、具體實現（s3c2440_dma.c）

注：內核中關于s3c24xx的DMA操作的代碼框架非常復雜，暫時未仔細研究（可參考：李蘭溪  S3C24XX DMA框架源碼分析）。而我們自制的驅動，則簡化了很多，但基本思想和流程是和內核一致的。     

準備工作

1. 定義好DMA操作相關的寄存器，并進行ioremap，以便后續的訪問

#define DMA0_BASE_ADDR  0x4B000000

#define DMA1_BASE_ADDR  0x4B000040

#define DMA2_BASE_ADDR  0x4B000080

#define DMA3_BASE_ADDR  0x4B0000C0

struct s3c_dma_regs {

unsigned long disrc;

unsigned long disrcc;

unsigned long didst;

unsigned long didstc;

unsigned long dcon;

unsigned long dstat;

unsigned long dcsrc;

unsigned long dcdst;

unsigned long dmasktrig;

};

static volatile struct s3c_dma_regs *dma_regs;

static int s3c2440_dma_init(void)

 {

dma_regs = ioremap(DMA2_BASE_ADDR, sizeof(struct s3c_dma_regs));

platform_device_register(&s3c2440_dma_dev);

platform_driver_register(&s3c2440_dma_drv);

return 0;

 }

 static void s3c2440_dma_exit(void)

 {

platform_device_unregister(&s3c2440_dma_dev);

platform_driver_unregister(&s3c2440_dma_drv);

iounmap(dma_regs);

 }

2. 實現幾個基礎函數，供后續s3c2440_dma_prepare、s3c2440_dma2_irq和s3c2440_dma_trigger調用

/* 數據傳輸: 源,目的,長度 */

static void load_dma_period(void)

{

    /* 把源,目的,長度告訴DMA */

    dma_regs->disrc      = playback_dma_info.phy_addr + playback_dma_info.dma_ofs;  /* 源的物理地址 */

    dma_regs->disrcc     = (0<<1) | (0<<0); /* 源位于AHB總線, 源地址遞增 */

    dma_regs->didst      = 0x55000010;        /* 目的的物理地址 IIS fifo entry*/

    dma_regs->didstc     = (0<<2) | (1<<1) | (1<<0); /* 目的位于APB總線, 目的地址不變 */

    /*

handshake mode

DACK and DREQ are synchronized to PCLK

Enable/Disable the interrupt setting for CURR_TC

A unit transfer

single service mode

select I2SSDO of DCON2 as DMA request source

hardware trigger DMA request

datasize to be transfered: half word

2(bytes)*1(unit)*initial transfer_count = len

==>transfer_count=len/2

    */

    /* bit22: 1-noreload */

    //傳輸的長度(datasize是half word即2個字節):playback_dma_info.period_size/2

    dma_regs->dcon = (1<<31)|(0<<30)|(1<<29)|(0<<28)|(0<<27)|(0<<24)|(1<<23)|(1<<22)|(1<<20)|(playback_dma_info.period_size/2);

    /* 使能中斷,單個傳輸,硬件觸發 */

}

static void s3c2440_dma_start(void)

{

/* 啟動DMA */

dma_regs->dmasktrig  = (1<<1);

}

static void s3c2440_dma_stop(void)

{

/* 停止DMA */

dma_regs->dmasktrig  &= ~(1<<1);

}

3.1 實現s3c2440_dma_platform.pcm_new（即s3c2440_dma_new）

(參考 soundsocsamsungdma.c 的 dma_new)

static int s3c2440_dma_new(struct snd_soc_pcm_runtime *rtd)

{

struct snd_card *card = rtd->card->snd_card;

struct snd_pcm *pcm = rtd->pcm;

struct snd_pcm_substream *substream = pcm->streams[SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK].substream;

struct snd_dma_buffer *buf = &substream->dma_buffer;

  /* 

           snd_dma_buffer的作用：

           在hw_params階段，snd_soc_platform_driver的ops->hw_params會被調用，通常會使用snd_pcm_set_runtime_buffer()

           把substream->dma_buffer的值拷貝到substream->runtime的相關字段中（.dma_area, .dma_addr, .dma_bytes），

           這樣以后就可以通過substream->runtime獲得這些地址和大小信息了。因為有播放和錄音兩個substream，而runtime始終指向當前使用的substream，

           所以便于跟蹤substream。

        */

int ret = 0;

/* 1. 分配DMA BUFFER */

if (!card->dev->dma_mask)  //這段代碼，是后來調試時發現，必須要加的

card->dev->dma_mask = &dma_mask;

if (!card->dev->coherent_dma_mask)

card->dev->coherent_dma_mask = DMA_BIT_MASK(32);

if (pcm->streams[SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK].substream) {

playback_dma_info.virt_addr = (unsigned int)dma_alloc_writecombine(pcm->card->dev, s3c2440_dma_hardware.buffer_bytes_max,

&playback_dma_info.phy_addr, GFP_KERNEL);

if (!playback_dma_info.virt_addr)

{

return -ENOMEM;

}

playback_dma_info.buf_max_size = s3c2440_dma_hardware.buffer_bytes_max;

buf->dev.type = SNDRV_DMA_TYPE_DEV;

buf->dev.dev = pcm->card->dev;

buf->private_data = NULL;

buf->area = (unsigned char *)playback_dma_info.virt_addr; //這句話是后來調試時，才發現需要加的

buf->bytes = playback_dma_info.buf_max_size;

buf->addr = playback_dma_info.phy_addr;

}

return ret;

        //為了簡化，先去掉錄音功能 

}

3.2 實現s3c2440_dma_platform.ops.open（即s3c2440_dma_open）

(參考 soundsocsamsungdma.c 的 dma_open)

static const struct snd_pcm_hardware s3c2440_dma_hardware = {

.info = SNDRV_PCM_INFO_INTERLEAVED |

SNDRV_PCM_INFO_BLOCK_TRANSFER |

SNDRV_PCM_INFO_MMAP |

SNDRV_PCM_INFO_MMAP_VALID |

SNDRV_PCM_INFO_PAUSE |

SNDRV_PCM_INFO_RESUME,

.formats = SNDRV_PCM_FMTBIT_S16_LE |

SNDRV_PCM_FMTBIT_U16_LE |

SNDRV_PCM_FMTBIT_U8 |

SNDRV_PCM_FMTBIT_S8,

.channels_min = 2,

.channels_max = 2,

.buffer_bytes_max = 128*1024, //在s3c2440_dma_new里被用于指定dma_alloc_writecombine的size參數

.period_bytes_min = PAGE_SIZE,

.period_bytes_max = PAGE_SIZE*2,

.periods_min = 2,

.periods_max = 128,

.fifo_size = 32,

};

//目前只支持播放 

static int s3c2440_dma_open(struct snd_pcm_substream *substream)

{

    struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime;

    int ret;

    /* 設置屬性 */

    snd_pcm_hw_constraint_integer(runtime, SNDRV_PCM_HW_PARAM_PERIODS); //約束：periods必須是整數

    snd_soc_set_runtime_hwparams(substream, &s3c2440_dma_hardware);

    /*

        snd_soc_set_runtime_hwparams的作用: 把s3c2440_dma_hardware的各個屬性賦給substream->runtime->hw，

        后續在snd_pcm_open_file==>snd_pcm_open_substream==>snd_pcm_hw_constraints_complete==>

        snd_pcm_hw_constraint_minmax里會調用諸如snd_pcm_hw_constraint_minmax(runtime, 

        SNDRV_PCM_HW_PARAM_CHANNELS, hw->channels_min, hw->channels_max);

    */

/* 注冊中斷 */

    ret = request_irq(IRQ_DMA2, s3c2440_dma2_irq, IRQF_DISABLED, 'myalsa for playback', substream);

    if (ret)

    {

        printk('request_irq error!n');

        return -EIO;

    }

return 0;

}

static int s3c2440_dma_close(struct snd_pcm_substream *substream)

{

    free_irq(IRQ_DMA2, substream);

    return 0;

}

3.3 實現s3c2440_dma_platform.ops. hw_params（即s3c2440_dma_hw_params）

(參考 soundsocsamsungdma.c 的 dma_hw_params)

static int s3c2440_dma_hw_params(struct snd_pcm_substream *substream, struct snd_pcm_hw_params *params)

{

    struct snd_pcm_runtime *runtime = substream->runtime;

    unsigned long totbytes = params_buffer_bytes(params);

    /* 根據params設置DMA */

    /* 關于snd_pcm_set_runtime_buffer的作用，可看上文s3c2440_dma_new 關于snd_dma_buffer的注釋*/

    snd_pcm_set_runtime_buffer(substream, &substream->dma_buffer);

    /* 

       s3c2440_dma_new分配了很大的DMA BUFFER，而dma_bytes表明app決定使用多大

       runtime->dma_bytes被snd_pcm_lib_readv_transfer和snd_pcm_lib_writev_transfer用來和App之間傳輸數據

     */

    runtime->dma_bytes            = totbytes;

    playback_dma_info.buffer_size = totbytes;

    playback_dma_info.period_size = params_period_bytes(params); //記錄了app在每個period里傳輸的數據大小(單位：byte)，一個period里包含多個frame 

    return 0;

}

3.4 實現s3c2440_dma_prepare

(參考 soundsocsamsungdma.c 的 dma_prepare)

static int s3c2440_dma_prepare(struct snd_pcm_substream *substream)

{

    /* 準備DMA傳輸 */

    /* 復位各種狀態信息 */

    playback_dma_info.dma_ofs = 0;

    playback_dma_info.be_running = 0;

    /* 加載第1個period */

    load_dma_period(); //仿照裸板程序的dma_init()

return 0;

}

3.5 實現s3c2440_dma_trigger

(參考 soundsocsamsungdma.c 的 dma_trigger)

static int s3c2440_dma_trigger(struct snd_pcm_substream *substream, int cmd)

{

int ret = 0;

    /* 根據cmd啟動或停止DMA傳輸 */

switch (cmd) {

case SNDRV_PCM_TRIGGER_START:

case SNDRV_PCM_TRIGGER_RESUME:

case SNDRV_PCM_TRIGGER_PAUSE_RELEASE:

        /* 啟動DMA傳輸 */

        playback_dma_info.be_running = 1;

        s3c2440_dma_start();

break;

case SNDRV_PCM_TRIGGER_STOP:

case SNDRV_PCM_TRIGGER_SUSPEND:

case SNDRV_PCM_TRIGGER_PAUSE_PUSH:

        /* 停止DMA傳輸 */

        playback_dma_info.be_running = 0;

        s3c2440_dma_stop();

break;

default:

ret = -EINVAL;

break;

}

return ret;

}

3.6 實現s3c2440_dma2_irq

(參考 soundsocsamsungdma.c 的 audio_buffdone)

static irqreturn_t s3c2440_dma2_irq(int irq, void *devid)

{

    struct snd_pcm_substream *substream = devid;

    /* 更新狀態信息 */

    playback_dma_info.dma_ofs += playback_dma_info.period_size;

    if (playback_dma_info.dma_ofs >= playback_dma_info.buffer_size) // buffer_size來自于params_buffer_bytes(params)，即App需要使用的緩沖區大小

        playback_dma_info.dma_ofs = 0; //如果當前DMA緩沖區中已傳輸的位置，超出了playback_dma_info.buffer_size，那么回零

    /* 更新hw_ptr等信息,

     * 并且判斷:如果buffer里沒有數據了,則調用trigger來停止DMA

     */

     snd_pcm_period_elapsed(substream);

     /*

        snd_pcm_period_elapsed為了查詢當前已傳輸的DMA數據在ring_buffer中的位置，會調用snd_pcm_update_hw_ptr0==>substream->ops->pointer(即soc_pcm_pointer) ==>