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 linux dma

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；