Linux的DMA高速串口驱动的设计

Linux的的DMA高速串口驱动的设计高速串口驱动的设计

在双核移动终端中进行验证，两芯片通过串口进行芯片间通信，实验结果证明了设计的高速串口驱动具有较好

的可靠性和可行性。

引言

本文讨论的双核终端硬件以AP（Application Processor，应用处理器）+CP（Cell phone Processor，基带处理器）的架构构

建，CP运行TD/GSM双模协议栈，AP运行Android软件。两个芯片间通过串口进行IPC(InterProcessor Communication,芯片间

通信)通信，像短信、电话等AT指令以及PS业务等均通过串口实现AP和CP的通信。当3G的网络环境对数据传输速率要求较高

时，普通串口驱动已经满足不了这样的要求，因此需要用基于DMA方式的串口驱动，来支持高波特率的数据传输。AP侧为

上层的应用读取。在串口的传输速度较低时，这种方式可以很稳定地工作；而当波特率设置得很高时，将会导致CPU来不及

取走数据，导致串口的FIFO溢出，从而造成丢数，针对上述问题，提出了基于DMA（Direct Memory Access）方式的串口传

输方式。

DMA是一种无需CPU参与就可以让外设与系统内存之间进行双向数据传输的硬件机制。使用DMA可以使系统CPU从实际的

I/O数据传输过程中摆脱出来，从而大大提高系统的吞吐率。DMA方式的数据传输由DMA控制器（DMAC）控制，在传输期

间，CPU可以并发地执行其他任务。当DMA传输结束后，DMAC通过中断通知CPU数据传输已经结束，然后由CPU执行相应

的中断服务程序进行后处理。内存中用于与外设交互数据的一块区域被称作DMA缓冲区，DMA缓冲区必须是物理上连续的

[23]。

将DMA用于串口驱动时，在接收时需要申请一片和外设接收FIFO进行直接交互的缓冲区，通过void

*dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)来实现，DMA负责将接收FIFO中的数据

备节点被打开时，把这两个缓冲区排队到DMA buf队列中。这里利用申请的两个缓冲区交替从FIFO中接收数据，以提高传输

效率。流程大致如下：

① 启动DMA，等待接收FIFO中的数据达到触发值，产生中断来进行DMA传输，将接收FIFO中的数据送到rx_buf中。

② 当其中一个rx_buf接收数据满时，将其数据送到上层之后排队到DMA buf队列中。

③ 而此时另外一块之前已经排队的rx_buf已经开始接收数据，等待接收满时，执行步骤②，两块rx_buf如此交替从接收FIFO中

接收数据，当接收满时排队到DMA buf队列中去，等待下次继续从接收FIFO中接收数据。

2 高速串口驱动设计流程

2.1 相应的数据结构

下面的结构体用来描述DMA来负责接收时，申请的一片DMA缓冲区的信息，此缓冲区用来暂存从接收FIFO中接收来的数据。

struct uart_dma_buffer{