zynq 使用AXI_dma 传输==pl到ps，linux驱动开发，应用层处理DMA数据（一）
zynq axi_dma pl到ps数据传输axi_dma驱动 linux应用层使用dma
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前言
在使用zynq输出处理时，会使用到pl和ps的数据传输，可供使用的方案有多种，由于我们的数据量较大打算，因此使用用以下两种方案处理：
1.使用pl直接写ddr3,
2.使用dma,
本次详细介绍使用axi_dma如何将pl的数据在linux应用层接收数据并处理，以及遇到的问题；
完整的测试代码以及接口封装请移步：
zynq 使用AXI_dma 传输==pl到ps，linux驱动开发，应用层处理DMA数据（二）-CSDN博客
1.功能介绍
fpga工程，我们使用fpga采集adc采集卡的数据，通过dma传输的linux端，在应用层对数据进行处理；第一种方法（使用pl直接写ddr3）后续在补充。
2.搭建 fpga工程
本次搭建采用我们项目的工程，由于工程太过复杂，因此之截图涉及到axi_dma的部分的详细配置：
2.1DMA输入
2.2DMA中断
2.3DMA控制软核的
本次使用user_reg最为DMA传输控制单元，主要是清除，复位，开始传输等功能。
2.4 DMA配置
PL端的读写本次不做说明。
3.生成设备数
编译fpga，创建sdk，使用设备树模板生成设备树。
以上步骤省略；
4.对设备数的修改
4.1自动生成的设备树中
两个ID默认都是0，需要将一个改为1：修改后的：
axi_dma_0: dma@40400000 {
#dma-cells = <1>;
clock-names = "s_axi_lite_aclk", "m_axi_mm2s_aclk", "m_axi_s2mm_aclk";
clocks = <&clkc 15>, <&clkc 15>, <&clkc 15>;
compatible = "xlnx,axi-dma-7.1", "xlnx,axi-dma-1.00.a";
interrupt-names = "mm2s_introut", "s2mm_introut";
interrupt-parent = <&intc>;
interrupts = <0 57 4 0 58 4>;
reg = <0x40400000 0x10000>;
xlnx,addrwidth = <0x20>;
xlnx,sg-length-width = <0xe>;
dma-channel@40400000 {
compatible = "xlnx,axi-dma-mm2s-channel";
dma-channels = <0x1>;
interrupts = <0 57 4>;
xlnx,datawidth = <0x20>;
xlnx,device-id = <0x0>;
};
dma-channel@40400030 {
compatible = "xlnx,axi-dma-s2mm-channel";
dma-channels = <0x1>;
interrupts = <0 58 4>;
xlnx,datawidth = <0x20>;
xlnx,device-id = <0x1>;
};
};4.2添加dma设备驱动
axidma_chrdev: axidma_chrdev@0 {
compatible = "xlnx,axidma-chrdev";
dmas = <&axi_dma_0 0 &axi_dma_0 1>;
dma-names = "tx_channel", "rx_channel";
};5 编译内核以及驱动
内核的配置以及编译此处不在细讲。
5.1下载驱动
驱动采用开元驱动库：GitCode - 开发者的代码家园
https://gitcode.com/mirrors/bperez77/xilinx_axidma/tree/master/examples
将下载的驱动放置内核目录，具体不做要求，我的路径如下：
5.2修改驱动的编译选项
将文件config_template.mk 拷贝一份命名为：config.mk
5.3config.mk内容修改
原始：
修改后：
增加的内容：
CROSS_COMPILE = arm-linux-gnueabihf-
ARCH = arm
KBUILD_DIR = /mnt/workspace/uisrc-lab-xlnx/sources/kernel/
OUTPUT_DIR = outputs
其中：CROSS_COMPILE:编译器的前缀
ARCH:平台
KBUILD_DIR:内核的完整路径
OUTPUT_DIR:生成目录
5.4驱动和示例程序编译
6.测试dma驱动提供的测试代码
1.将内核镜像放置sd卡或者使用emmc启动设备；
2.将上述编译的output目录通过ftp或者其他手段放置设备中；
3.执行:insmod axidma.ko 加载驱动模块，如果没有权限则使用超级去哪先去加载；
查看设备文件：
查看中断：记住终端次数，执行测试程序在对比
4.执行
需要注意：收发通道号：
再次查好看终端号：
7.测试我们自己的应用程序
7.1代码实列
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
#include <errno.h>
#include <signal.h>
#include <fcntl.h>
#include <ctype.h>
#include <termios.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/mman.h>
#include <time.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/stat.h>
#include "libaxidma.h"
#define MAXLENGTH 4096
struct dma_transfer {
int input_fd; // The file descriptor for the input file
int input_channel; // The channel used to send the data
int input_size; // The amount of data to send
void *input_buf; // The buffer to hold the input data
int output_fd; // The file descriptor for the output file
int output_channel; // The channel used to receive the data
int output_size; // The amount of data to receive
void *output_buf; // The buffer to hold the output
};
axidma_dev_t axidma_dev;
struct dma_transfer trans;
static unsigned char rbuffer[MAXLENGTH] = {0};
static unsigned char sbuffer[MAXLENGTH] = {0};
static unsigned char tbuffer[MAXLENGTH] = {0};
void get_format_time_ms(char *str_time, int size) {
struct tm *tm_t;
struct timeval time;
if (size < 32) {
printf("input buff len less than 32");
return;
}
gettimeofday(&time,NULL);
tm_t = localtime(&time.tv_sec);
if(NULL != tm_t) {
sprintf(str_time,"%04d_%02d_%02d_%02d_%02d_%02d_%03ld",
tm_t->tm_year+1900,
tm_t->tm_mon+1,
tm_t->tm_mday,
tm_t->tm_hour,
tm_t->tm_min,
tm_t->tm_sec,
time.tv_usec/1000);
}
return;
}
int main()
{
int rc;
int i;
int rec_len;
char *input_path, *output_path;
const array_t *tx_chans, *rx_chans;
int error;
int ret;
// 初始化AXIDMA设备
axidma_dev = axidma_init();
if (axidma_dev == NULL) {
printf("Error: Failed to initialize the AXI DMA device.\n");
}
printf("Succeed to initialize the AXI DMA device.\n");
// 如果还没有指定tx和rx通道，则获取收发通道
tx_chans = axidma_get_dma_tx(axidma_dev);
if (tx_chans->len < 1) {
printf("Error: No transmit channels were found.\n");
}
rx_chans = axidma_get_dma_rx(axidma_dev);
if (rx_chans->len < 1) {
printf("Error: No receive channels were found.\n");
}
/* 如果用户没有指定通道，我们假设发送和接收通道是编号最低的通道。 */
if (trans.input_channel == -1 && trans.output_channel == -1) {
trans.input_channel = tx_chans->data[0];
trans.output_channel = rx_chans->data[0];
printf("user :\n");
}
trans.input_channel = 0;
trans.output_channel = 1;
printf("AXI DMAt File Transfer Info:\n");
printf("\tTransmit Channel: %d\n", trans.input_channel);
printf("\tReceive Channel: %d\n", trans.output_channel);
// printf("\tInput Data Size: %.4f MiB\n", BYTE_TO_MIB(trans.input_size));
// printf("\tOutput Data Size: %.4f MiB\n\n", BYTE_TO_MIB(trans.output_size));
trans.output_size = 64*8; //64为采样点数据量，*8为每个点的8个字节 （4通道，每通道16bit）
trans.input_size = 64*8; //64为采样点数据量，*8为每个点的8个字节 （4通道，每通道16bit）
// 为输出文件分配一个缓冲区
trans.output_buf = axidma_malloc(axidma_dev, trans.output_size);
// printf("output_size is 0x%d\n",trans->output_size);
if (trans.output_buf == NULL) {
printf("Failed to allocate the output buffer.\n");
axidma_free(axidma_dev, trans.output_buf, trans.output_size);
}
trans.input_buf = axidma_malloc(axidma_dev, trans.input_size);
if (trans.input_buf == NULL) {
printf("Failed to allocate the input buffer.\n");
axidma_free(axidma_dev, trans.input_buf, trans.input_size);
}
for(i = 0; i < 100; i++)
{
((char *)trans.output_buf)[i] = i;
}
char str_time[32] = {0}, end_time[32] = {0};
get_format_time_ms(str_time, 32);
if(0 != axidma_oneway_transfer(axidma_dev, trans.output_channel, trans.output_buf, trans.output_size, true))
{
printf("axidma_oneway_transfer timeout.\n");
}
get_format_time_ms(end_time, 32);
for(i = 0; i < dataLen; i++)
{
u32 data_0 = ((char *)trans.output_buf)[i * 8 + 1] * 256 + ((char *)trans.output_buf)[i * 8 + 0];
u32 data_1 = ((char *)trans.output_buf)[i * 8 + 3] * 256 + ((char *)trans.output_buf)[i * 8 + 2];
u32 data_2 = ((char *)trans.output_buf)[i * 8 + 5] * 256 + ((char *)trans.output_buf)[i * 8 + 4];
u32 data_3 = ((char *)trans.output_buf)[i * 8 + 7] * 256 + ((char *)trans.output_buf)[i * 8 + 6];
printf("==> i:%05d %05d %05d %05d %05d \n", i, data_0, data_1, data_2, data_3);
}
//释放传输空间
axidma_free(axidma_dev, addr, 1024*1024);
//释放资源
axidma_destroy(axidma_dev);
return 0;
}dma的启动不在此处，工程不同方法不同：我的启动方式通过寄存器操作，
使用mmap映射物理地址，直接操作寄存的值，通知pl将数据写入DMA，然后我在执行上述文件启动dma传输。
7.2ADC输入
7.3运行结果如下
Succeed to initialize the AXI DMA device.
AXI DMAt File Transfer Info:
Transmit Channel: 0
Receive Channel: 1
==> i:00000 16383 16383 14998 10905
==> i:00001 16383 16383 10974 14904
==> i:00002 16383 16383 05899 16319
==> i:00003 16383 16383 01732 14622
==> i:00004 16383 16383 00053 10448
==> i:00005 16383 16383 01516 05403
==> i:00006 16383 16383 05542 01417
==> i:00007 16383 16383 10606 00000
==> i:00008 16383 16383 14779 01689
==> i:00009 16383 16383 16383 05861
==> i:00010 16383 16383 15001 10914
==> i:00011 16383 16383 10963 14909
==> i:00012 16383 16383 05897 16320
==> i:00013 16383 16383 01732 14619
==> i:00014 16383 16383 00049 10436
==> i:00015 16383 16383 01516 05398
==> i:00016 16383 16383 05545 01411
==> i:00017 16383 16383 10619 00000
==> i:00018 16383 16383 14781 01686
==> i:00019 16383 16383 16383 05867
==> i:00020 16383 16383 15006 10911
==> i:00021 16383 16383 10964 14909
==> i:00022 16383 16383 05893 16326
==> i:00023 16383 16383 01725 14626
==> i:00024 16383 16383 00051 10446
==> i:00025 16383 16383 01502 05402
==> i:00026 16383 16383 05540 01421
==> i:00027 16383 16383 10615 00000
==> i:00028 16383 16383 14781 01697
==> i:00029 16383 16383 16383 05867
==> i:00030 16383 16383 15001 10922
==> i:00031 16383 16383 10969 14915
==> i:00032 16383 16383 05888 16328
==> i:00033 16383 16383 01718 14623
==> i:00034 16383 16383 00050 10448
==> i:00035 16383 16383 01511 05398
==> i:00036 16383 16383 05547 01412
==> i:00037 16383 16383 10620 00000
==> i:00038 16383 16383 14775 01689
==> i:00039 16383 16383 16383 05863
==> i:00040 16383 16383 15005 10915
==> i:00041 16383 16383 10967 14905
==> i:00042 16383 16383 05903 16318
==> i:00043 16383 16383 01724 14620
==> i:00044 16383 16383 00042 10449
==> i:00045 16383 16383 01510 05402
==> i:00046 16383 16383 05544 01416
==> i:00047 16383 16383 10622 00000
==> i:00048 16383 16383 14778 01693
==> i:00049 16383 16383 16383 05870
==> i:00050 16383 16383 15001 10924
==> i:00051 16383 16383 10961 14909
==> i:00052 16383 16383 05894 16318
==> i:00053 16383 16383 01722 14617
==> i:00054 16383 16383 00053 10441
==> i:00055 16383 16383 01518 05396
==> i:00056 16383 16383 05549 01414
==> i:00057 16383 16383 10614 00000
==> i:00058 16383 16383 14777 01689
==> i:00059 16383 16383 16383 05865
==> i:00060 16383 16383 15004 10910
==> i:00061 16383 16383 10970 14903
==> i:00062 16383 16383 05892 16327
==> i:00063 16383 16383 01720 14626
8.总结
遇到的问题：
1.生成的设备数默认id都是0，需要修改其中一个
2.通道配置错误，需要通过测试用例来查看读写通道；
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