Zynq7000系列FPGA中的DMA控制器编程指南

在Zynq7000系列FPGA中，DMA控制器是一个关键组件，用于在PL中的片上存储器、DDR存储器和从外设之间高效地传输数据。所有DMA事务都使用AXI接口进行数据传输。

启动（Startup 或上电启动）的示例流程如下：

1. **配置时钟（Configure Clocks）：**在系统启动时，首先要确保时钟系统被正确配置。这通常包括设置主时钟源（如晶振、PLL等）、分频器、以及各个模块的时钟使能。
2. 配置安全状态（Configure Security State）：涉及配置控制器的安全特性，如访问控制、加密/解密引擎、信任根等。
3. 重置控制器（Reset the Controller）：在配置完必要的系统参数后，可能需要执行一个系统重置或控制器重置来使这些设置生效。重置可以确保控制器从一个已知的状态开始运行，并且所有之前的错误状态或配置都被清除。
4. 创建中断服务程序（Create Interrupt Service Routine）：中断服务程序（ISR）是处理硬件中断的函数。在控制器运行过程中，当某个事件发生时（如按键按下、定时器超时等），硬件会生成一个中断请求。在系统启动时，需要为每个中断源编写并注册相应的ISR，以便在中断发生时能够正确地处理它。
5. 执行DMA传输（Execute DMA Transfers）：在系统启动并配置好DMA控制器后，可以开始执行DMA传输来传输数据。这可以提高数据传输的效率，并释放CPU以执行其他任务。

执行DMA传输

1. 将微代码写入内存以进行DMA传输

   a. **为DMA通道创建程序：**创建一个DMA通道的程序，该程序定义了数据传输的具体行为，包括源地址、目标地址、传输长度、传输类型（如读、写、内存到内存、外设到内存等）等。

   b. **将程序存储在系统内存的某个区域：**将您为DMA通道创建的程序存储在系统内存的一个适当区域。这通常是DMA控制器可以访问的RAM区域。确保内存区域被正确配置，并且DMA控制器具有访问它的权限。

2. 启动DMA通道线程

中断服务例程

当DMA控制器向处理器（PS）的中断控制器发送中断信号时，有两种类型的DMA中断信号：

• **八个DMAC IRQs [75:72] 和 [49:46]：**这些是DMA控制器产生的常规中断请求（IRQs），用于通知处理器DMA传输的完成情况、错误状态或其他与DMA操作相关的事件。通常，每个IRQ都与特定的DMA通道或事件相关联。

• **一个DMAC ABORT IRQ [45]：**这是DMA控制器产生的中止中断，通常表示DMA传输由于某种原因被异常中止或取消。

示例：IRQ中断服务例程

在DMA中断服务程序（ISR）中，需要执行一系列步骤来处理来自DMA控制器的中断。以下是支持所有8个DMAC IRQs的ISR的步骤：

1. 检查是哪个事件触发了中断： 读取dmac.INT_EVENT_RIS寄存器来确定是哪个DMA事件导致了中断。这个寄存器通常包含多个位，每个位对应一个可能的中断源。
2. 清除对应的事件： 一旦确定了触发中断的事件，您需要清除该事件以允许DMA控制器继续正常工作。这通常是通过向dmac.INTCLR寄存器写入相应的值来完成的。确保只清除已发生的事件，以避免意外地清除其他未发生的事件。
3. **通知应用程序DMA传输已完成：**如果在DMA传输设置期间注册了用户回调函数（user callback function），则在ISR中调用该函数来通知应用程序DMA传输已完成。这允许应用程序根据需要进行后续处理，如更新数据缓冲区、检查传输结果等。

示例：IRQ_ABORT中断服务例程

以下提供了如何处理DMA管理器故障和DMA通道故障的详细步骤，以及如何通过写入dmac.DBGINST0寄存器来执行DMAKILL指令来停止DMA管理器或DMA通道线程。

1. 确定是否发生了管理器故障 ：读取dmac.FSRD寄存器。检查fs_mgr字段是否设置（即检查是否有DMA管理器故障）。如果fs_mgr字段被设置，读取dmac.FTRD寄存器以获取故障类型。
2. 确定是否发生了通道故障 ：读取dmac.FSRC寄存器。检查特定通道的fault_status字段是否设置（即检查是否有DMA通道故障）。如果某个通道的fault_status字段被设置，读取对应通道的dmac.FTRx（Fault Type Register for DMA Channel x，其中x是通道编号）寄存器以获取故障类型。
3. **执行DMAKILL指令。**对DMA管理器或DMA通道线程执行以下操作：

• 对于DMA管理器：

（1）写入dmac.DBGINST0寄存器来执行DMAKILL指令：

（2）设置指令字节0的编码为DMAKILL。

（3）将debug_thread位设置为0（选择DMA管理器）。

• 对于DMA通道线程：

（1）写入dmac.DBGINST0寄存器来执行DMAKILL指令：

（2）设置指令字节0的编码为DMAKILL。

（3）将channel_num位设置为要停止的通道编号。

（4）将debug_thread位设置为1（选择DMA通道线程）。

（5）需要在软件中等待DMA控制器的调试状态（dbgstatus字段）变为"忙"状态时，这通常意味着DMA控制器正在处理一个调试操作或指令，并且在此期间不应该被其他操作打断。

（6）将0x0写入dmac.DBGCMD寄存器，以执行DBGINSTx寄存器包含的指令。