原创 - DMA 原理 PPT（ 使用DMA来提高嵌入式系统的效率）

详解DMA （Direct memory access ）原理， DMA， pooling, interrupt原理； xilinx axi-dma原理，axi4 interconnet bus, xilinx axi-dma原理 ; DMA实现fpga外设与ARM ddr3sdram 交互数据的原理流程、注意。 Cypress CX3 DMA原理，GPIF-II 转态机接口原理图。 直接存储器访问（DMA，Direct Memory Access）是一种高效的数据传输技术，它允许外围设备直接与系统内存进行数据交换，而不通过CPU。这种技术的核心优势在于减少了CPU参与数据传输的次数，降低了CPU的工作负担，提高了系统整体性能。尤其在嵌入式系统中，如Xilinx ZYNQ7000这样的系统级芯片（SOC），DMA对于高带宽需求的应用至关重要。 在硬件系统中，许多组件都可能利用DMA技术，例如硬盘控制器、显卡、网络适配器、USB接口、MIPI、CAN总线和UART等。这些设备在需要大量数据传输时，通过DMA可以直接与内存交互，避免了传统的轮询（Polling）方式导致的CPU资源浪费和中断（Interrupt）方式带来的上下文切换开销。 在Xilinx ZYNQ7000 SOC中，采用的是AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）高级微控制器总线架构，包括AXI（Advanced eXtensible Interface）、AHB（Advanced High-performance Bus）和APB（Advanced Peripheral Bus）等。其中，AXI4是高性能的总线接口标准，有多种类型如AXI4-Lite、AXI4-MM2S/S2MM以及AXI4-Stream，适用于不同速度和复杂度的需求。 ZYNQ7000中的DMA模块分为两部分：PS（Processing System）和PL（Programmable Logic）。PS部分包含了四个通道用于PS内部，另外四个通道通过AXI-GP与PL通信，用于高速外设如GbE、USB、SDIO和Quad SPI。此外，PL部分可以通过AXI-HP接口使用axi-dma IP核进行DMA操作。 axi-dma支持三种工作模式： 1. 直接寄存器模式（Direct Register Mode，也称为简单DMA模式）：在这种模式下，DMA传输一次性完成。 2. 散集/聚集模式（Scatter/Gather Mode，SG模式）：允许连续或非连续的数据块传输，通过链表管理多个数据缓冲区。 3. 循环DMA模式（Cyclic DMA Mode）：适合需要周期性连续传输的应用，如实时数据流处理。 在使用DMA时，必须确保数据一致性，尤其是在使用了Cache的系统中。当内存中的数据被DMA修改时，如果Cache未被禁用，必须调用相应的函数如`Xil_DCacheFlushRange`和`Xil_DCacheInvalidateRange`来保持Cache和内存中的数据同步。 在CeleX5样机的DMA实现中，会有一套类似的框架，包括DMA控制器、数据处理模块和必要的软件驱动，以确保数据能够正确、高效地在FPGA逻辑和DDR3 SDRAM之间流动。 总结来说，DMA技术是提高嵌入式系统数据传输效率的关键，特别是在需要大量数据快速交换的场景。理解DMA原理、在特定平台如Xilinx ZYNQ7000中的应用以及如何处理数据一致性问题，对于设计高效、可靠的嵌入式系统至关重要。