【MYD-CZU3EG开发板试用体验】ZDMA的使用

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Zynq MPSoc内部有两种DMA,一种是从内存到外设，称之为LPD DMA；另一种是内存到内存，称之为FPD DMA;

其中FPD DMA使用128bit数据位宽的AXI接口，提供了4KB的命令缓存；LPDDMA使用64bit数据位宽的AXI接口，提供了2KB的命令缓存

在软件层面，它们都被统一为ZDMA，根据从传输对象的不一样，又分为GDMA、ADMA（每个DMA都支持8通道）；GDMA位于FPD区域、ADMA位于LPD区域；ZDMA在操作上书AXI4-Master设备，利用它可以解决PS内部各种外设与内存、内存与内存和内存与外设的数据传输，也可以支持PL与PS之间的数据搬移，当然，PL的逻辑DMA（例如AXI4-DMA、AXI4-CDMA等）也可以处理PL与PS之间的数据搬移，当然ZynqMPSoc的PS端所有外设内存也可以被PL端的DMA操作；

ZDMA支持两种模式：简单模式和Scatter-Gather模式

简单模式的编程步骤：

1. Step 1

通过读取ZDMA_CH_STATUS 的STATE字段值为00或11时，此时DMA处于IDLE状态

2. Step 2

确认寄存器ZDMA_CH_CTRL0 的POINT_TYPE 位为0（这个位控制ZDMA处于简单模式还是Scatter-Gather模式，0表示工作在简单模式）

将数据源buffer的低位地址写入寄存器ZDMA_CH_SRC_DSCR_WORD0，高位地址写入寄存器ZDMA_CH_SRC_DSCR_WORD1

3. Step 3

将数据目的buffer的低位地址写入寄存器ZDMA_CH_DST_DSCR_WORD0，高位地址写入寄存器ZDMA_CH_DST_DSCR_WORD1.

4. Step 4

将需要传输的源数据的大小写入寄存器ZDMA_CH_SRC_DSCR_WORD2，将需要传输到目的的数据的大小写入寄存器ZDMA_CH_DST_DSCR_WORD2

注：需要保证源数据大小和目的数据大小是相等的。

5. Step 5

可以通过设置寄存器ZDMA_CH_DST_DSCR_WORD3和/或ZDMA_CH_SRC_DSCR_WORD3的INTR位来启用中断，这个步骤是可选的，如果使用轮询结果模式，这一步就不需要，当然如果实现将中断启用后，那么使用轮询则需要配置禁用中断。

6. Step 6

在将源缓冲区和目标缓冲区分配为缓存一致性或刷新的情况下，无需设置COHRNT。否则，如果未将源缓冲区和目标缓冲区分配为缓存一致性或未刷新，请分别在ZDMA_CH_SRC_DSCR_WORD3和DMA_CH_DST_DSCR_WORD3寄存器中设置COHRNT。 COHRNT位仅在LPD DMA情况下有效。 FPD DMA不支持一致性。

7. Step 7

通过设置寄存器ZDMA_CH_CTRL2的EN位，启用DMA通道来完成DMA传输；在DMA启用后，检测是否出现错误。可能出现一下几种错误：

软件编程错误
DMA 实现中断计数支持
AXI错误

上述步骤则是ZDMA配置为简单DMA时的操作步骤，在实际使用过程也不仅仅是只配ZDMA，与ZDMA相关联的中断控制器，源地址目的地址对应的内存或外设，如果是DDR，而且还启用了D-Cache，还要处理好D-Cache的内存占用范围等，故详细步骤如下：

1. 准备好源地址数据，判断是不是采用CacheCoherent，如果不是需要刷新源地址区域，将目的地址区域设置为不在DCache的有效范围内，设置ZDMA模式

2. 设置中断回调函数（完成中断和错误中断），设置中断系统（配置ScuGic）,如果采用轮询则就禁用中断,

3. 配置ZDMA Over Fetch功能、Outstanding事务大小、Burst类型和长度

4. 配置ZDMA，启动ZDMA

5. 读取ZDMA状态，如果DONE为1，退出

下面做一个从DDR的特定地址搬移到DDR特定地址的程序，由于D-Cache与DDR处理较为繁琐，此处我直接禁用D-Cache， Zynq MPSoc将DDR区域分成两块，低2GB在0x00000000-0x7ffffffff，剩余区域在0x800000000；由于直接在DDR内搬移，最好将PS端程序空间和需要搬移的空间错开，本文处理是程序放在DDR_1区间，搬移DDR_0空间的数据，同时加了简单测试DDR带宽的部分；

u32 temp = 0;
Xil_DCacheDisable();
char *SrcBuf = 0x00000000;
char *DstBuf = (char *)0x5000000;
Xil_Out32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_CTRL2, 0); //Disabled Channel
//Xil_Out32(XPAR_PSU_GDMA_0_BASEADDR+ZDMA_CH_CTRL0, (over_fetch_en<<7)|(dma_type<<6)|(dma_mode<<4)|(rate_control<<3)|(cont_addr<<2));
temp = Xil_In32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_STATUS);
if(((temp&0x3)!=3)&&((temp&0x3)!=0)) {
xil_printf("DMA Not In IDLE!");
}
for(int i = 0; i < 1024; i++)
{
*(SrcBuf+i) = i;
*(DstBuf+i) = 0xff;
}
Xil_Out32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_SRC_DSCR_WORD0, 0x00000000);
Xil_Out32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_SRC_DSCR_WORD1, 0x00000000);
Xil_Out32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_SRC_DSCR_WORD2, 0x5000000);
Xil_Out32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_DST_DSCR_WORD0, 0x5000000);
Xil_Out32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_DST_DSCR_WORD1, 0x00000000);
Xil_Out32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_DST_DSCR_WORD2, 0x5000000);
Xil_Out32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_CTRL2, 0x1);
while(Xil_In32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_CTRL2)&0x1);
int status = Xil_In32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_STATUS)&0x3;
xil_printf("status: %dn", status);
if(status == 3)
{
}
for(int i = 0 ; i < 1024; i++)
{
if(*(SrcBuf+i)!=*(DstBuf+i))
xil_printf("%d:%d:%d:%d ", i, *(DstBuf+i), *(SrcBuf+i), *((char *)(0x5000000|i)));
}
print("Hello Worldnr");
Xtime tStart;
XTime tEnd;
XTime tDiff;
double tPerfS;
Calc: XTime_GetTime(&tStart);
for(int i = 0; i < 10; i ++)
{
Xil_Out32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_CTRL2, 0x1);
while((Xil_In32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_STATUS)&0x3)!=0&&(Xil_In32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_STATUS)&0x3)!=3);
// while(Xil_In32(ZDMA_ADDR+ZDMA_CH_CTRL2)&0x1);
}
XTime_GetTime(&tEnd);
tDiff = tEnd - tStart;
/* Convert tPerf into seconds */
tPerfS = (1.0 * tDiff / (1.0 * COUNTS_PER_SECOND));
printf("DDR bandwidth: %f GB/s, Time: %f snr", (10*0x5000000*1.0/tPerfS)/1024/1024/1024, tPerfS);
goto Calc;