DMA在FPGA的应用之我见

阅读原文时间：2023年07月12日阅读：1

首先，来做一个简单的实验，利用DMA来实现on-chip-memory和SRAM之间的传输，同时也在做一个关于SRAM不同地址之间的传输。

一、硬件设计

　　1、首先设计自己的SOPC结构，包括CPU、jtag_uart、sram、sysid、onchip-memory，时钟就用50M即可。都不需要任何的设置。如下图所示：

　　2、对于QuartusII上顶层文件就不需要有什么可讲的，主要代码如下。

1 Reset_Delay delay1 (.iRST(KEY[0]),.iCLK(CLOCK_50),.oRESET(CPU_RESET));
2
3 dma_system u0 (
4 // 1) global signals:
5 .clk_0(CLOCK_50),
6 .reset_n(CPU_RESET),
7
8 // the_sram_0
9 .SRAM_ADDR_from_the_sram_0(SRAM_ADDR),
10 .SRAM_CE_N_from_the_sram_0(SRAM_CE_N),
11 .SRAM_DQ_to_and_from_the_sram_0(SRAM_DQ),
12 .SRAM_LB_N_from_the_sram_0(SRAM_LB_N),
13 .SRAM_OE_N_from_the_sram_0(SRAM_OE_N),
14 .SRAM_UB_N_from_the_sram_0(SRAM_UB_N),
15 .SRAM_WE_N_from_the_sram_0(SRAM_WE_N)
16 );

二、软件设计

　　由于主要是设计到DMA的应用，所以主要就是做一下软件方面的设计。

核心代码如下：

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include "system.h"

#include "sys/alt_dma.h"

#include "unistd.h"

//#include "altera_avalon_uart_regs.h"

#include "io.h"

#include <sys/alt_cache.h>

static volatile int rx_done = 0;

//回调函数

static void done (``void``* handle,``void``* data)

{

rx_done++;

}

#define TRANSFER_LENGTH 128

int main(``void``)

{

char *source = (``void``*)(SRAM_0_BASE+0x10000);

char *dest = (``void``*)(SRAM_0_BASE+0x11000);

memset``(source,0x54,TRANSFER_LENGTH);

alt_dma_txchan tx;

//创建DMA发送信道

tx = alt_dma_txchan_open(``"/dev/dma_0"``);

//当信道创建成功

if``(tx == NULL)

{

printf``(``"Failed to open transit channel.\n"``);

}

else

{

printf``(``"Create the transit channel successfully.\n"``);

}

//创建DMA接收通道

alt_dma_rxchan  rx;

rx = alt_dma_rxchan_open(``"/dev/dma_0"``);

//当信道创建成功

if``(rx == NULL)

{

printf``(``"Failed to open receive channel.\n"``);

}

else

{

printf``(``"Create the receive channel successfully.\n"``);

}

int rc;

if``((rc=alt_dma_txchan_send(tx,

source,

TRANSFER_LENGTH,

NULL,

NULL))<0)

{

printf``(``"Error: failed to post transmit request\n"``);

exit``(1);

}

//提交DMA接收请求指定接收数据的位置（sram）以及传输数据量

if``((rc=alt_dma_rxchan_prepare(rx,

dest,

TRANSFER_LENGTH,

done,

NULL))< 0)

{

printf (``"Error: failed to post receive request\n"``);

exit``(1);

}

// 等待发送结束

while (!rx_done)

printf``(``"Not Not\n"``);

printf``(``"Transmit successful\n"``);

//usleep(5000000);

int loop,errorcount=0;

for``(loop=1;loop<TRANSFER_LENGTH;loop++)

{

//对比缓冲区数据

if``(source[loop]!=dest[loop])

{

printf``(``"Verify failed at location: 0x%X\n"``,loop);

errorcount++;

}

if``(errorcount==0)

{

printf``(``"Transfer successfully !\n"``);

}

else

{

printf``(``"Transfer failed !\n"``);

}

//while(1);

}

　　上面的代码主要是依照说明书上的代码来讲的，首先是分配两个地址空间，一个源地址空间，一个目标地址空间。由于在SOPC里面，DMA连接的时候，我把读写端都连在了SRAM和on-chip-memory上，这样的话，就可以在他们之间传，也可以在任何一个空间的不同地址传。上面演示的是SRAM上不同的地址空间传输，这个实验如果成功的话，那么另外的实验也能成功。

　　传输成功之后，我们做了一个小小的测试程序，就是测试两个地址上的数据是否一样，如果一样的话，就输出Transfer successfully！，否则就输出Transfer failed！最后的结果是显示正确的。

　　这个实验表面上看起来似乎没什么，可我在做这个DMA测试的时候经历了很多。总结一下：

　　1、第一个问题就是出现printf（）函数打印不出来，这个问题可让我伤脑筋了，刚开始我以为是硬件坏了，所以我写了一个hello world程序测试了一下，发现有的时候确实就输出不成功！这里面的原因我想了很久。最后我得出了原因。原来是我的操作不当引起的，在quartus升级到9.1之后，里面改动了很多，如果你的硬件信息出现了改变，需要重新生成一下bsp工程库，另外也需要重新编译一下你的工程，在下载你的工程到硬件。这里面的步骤绝对不能有错误。这里面我就犯了这样的错误，我首先没有重新编译一下这个工程，只是run了一下，而我run的时候是用快捷键的，这里面的run其实没有重新编译你的工程，所以一定要重新编译，重新run一次。

　　2、第二个问题就是接收通道打开不成功，还有就是传输显示没有传完，但是回调函数调用了，这样就告诉你传输成功啦！这些问题，都是我无法想象的。原因其实也是很简单，硬件这东西，他本身没有任何的差错能力，就是说，你必须完全按照正确的步骤来进行，才能得到你想要的结果，运行的步骤绝对不能求急，原因同上。

Nios II中的DMA传输有以下三种形式：

1、存储器到存储器

这种情况下需要同时打开发送通道和接收通道，而且源地址和目标地址都是自增的。

//打开发送通道

tx = alt_dma_txchan_open("/dev/dma_0");

//tx_buf是源地址、传输数据块长度是length

dma_res = alt_dma_txchan_send(tx, tx_buf, length, NULL, NULL);

//打开接收通道

rx = alt_dma_rxchan_open("/dev/dma_0");

//rx_buf是目标地址、传输数据块长度是length、dma_done()是DMA完成后被调用的回调函数

dma_res = alt_dma_rxchan_prepare(rx, rx_buf, length, dma_done, NULL);