ZYNQ中DMA与AXI4总线
zynq中dma与axi4总线
为什么在zynq中dma和axi联系这么密切？通过上面的介绍我们知道zynq中基本是以axi总线完成相关功能的：
图4‑34连接 ps 和 pl 的 axi 互联和接口的构架
在zynq中，支持axi-lite，axi4和axi-stream三种总线，但ps与pl之间的接口却只支持前两种，axi-stream只能在pl中实现，不能直接和ps相连，必须通过axi-lite或axi4转接。ps与pl之间的物理接口有9个，包括4个axi-gp接口和4个axi-hp接口、1个axi-acp接口。
xilinx提供的从axi到axi-stream转换的ip核有：axi-dma，axi-datamover，axi-fifo-mm2s以及axi-vdma等
axi-dma：实现从ps内存到pl高速传输高速通道axi-hpaxi-stream的转换
axi-fifo-mm2s：实现从ps内存到pl通用传输通道axi-gpaxi-stream的转换
axi-datamover：实现从ps内存到pl高速传输高速通道axi-hpaxi-stream的转换，只不过这次是完全由pl控制的，ps是完全被动的。
axi-vdma：实现从ps内存到pl高速传输高速通道axi-hpaxi-stream的转换，只不过是专门针对视频、图像等二维数据的。
除了上面的还有一个axi-cdma ip核，这个是由pl完成的将数据从内存的一个位置搬移到另一个位置，无需cpu来插手。
上面的ip是完成总线协议转换，如果需要做某些处理（如变换、迭代、训练……），则需要生成一个自定义stream类型ip，与上面的stream接口连接起来，实现数据输入输出。用户的功能在自定义stream类型ip中实现。
综上，在zynq中dma和axi是不可分割的两者，所以介绍dma也是必须的。
1.1.1dma简介
dma是一种内存访问技术，允许某些计算机内部的硬件子系统可以独立的直接读写内存，而不需要cpu介入处理，从而不需要cpu的大量中断负载，否则，cpu需要从来源把每一片段的数据复制到寄存器，然后在把他们再次写回到新的地方，在这个时间里，cpu就无法执行其他的任务。
dma是一种快速数据传送方式，通常用来传送数据量较多的数据块。使用dma时，cpu向dma控制器发送一个存储器传输请求，这样当dma控制器在传输的时候，cpu执行其他的操作，传输完成时dma以中断的方式通知cpu。
dma传输过程的示意图为：
图4‑35dma传输过程的示意图
dma的传输过程为：
1、为了配置用dma传输数据到存储器，处理器（cortex-a9）发出一条指令。
2、dma控制器把数据从外设传输到存储器或者从存储器传输到存储器，从而较少cpu处理的事务量。
3、输出传输完成后，向cpu发出一个中断通知dma传输可以关闭。
为了发起传输事务，dma控制器必须得到以下信息：
（1）、源地址——数据被读出的地址
（2）、目的地址——数据被写入的地址
（3）、传输长度——应传输的字节数
我们可以理解，无论是程序控制方式还是中断控制方式，数据的传输都必须经过处理器。而在一个嵌入式微处理器为主控的应用系统中，当有大量数据在存储器和外设之间传输时，采用程序控制方式显然不合适，但是若采用中断控制方式，会造成中断次数过于频繁，不仅速度上不去，还需要处理器及时干预进行处理，大大降低了工作的效率。
然而，使用dma的好处就是它不需要cpu的干预而直接服务外设，这样cpu就可以去处理别的事务，从而提高系统的效率，对于慢速设备，其作用只是降低cpu的使用率，但对于高速设备，它不只是降低cpu的使用率，而且能大大提高硬件设备的吞吐量。因为对于这种设备，cpu直接供应数据的速度太低。因cpu只能一个总线周期最多存取一次总线，而且对于处理器，它不能把内存中a地址的值直接搬到b地址。它只能先把a地址的值搬到一个寄存器，然后再从这个寄存器搬到b地址。也就是说，对于处理器，要花费两个总线周期才能将a地址的值送到b地址。而dma就不同了，一般系统中的dma都有突发（burst）传输的能力，在这种模式下，dma能一次传输几个甚至几十个字节的数据，所以使用dma能使设备的吞吐能力大为增强。
鉴于上面的优势，系统中使用dma是必要的，能够提高数据吞吐量，减轻了ｃｐｕ的负担，使得整个系统的性能得到提高。
说了这么多优点，那么dma缺点是什么呢？dma传送期间cpu被挂起，部分或完全失去对系统总线的控制，这可能会影响cpu对中断请求的及时响应与处理。因此，在一些小系统或速度要求不高、数据传输量不大的系统中，一般并不用dma方式。因为dma允许外设直接访问内存，从而形成对总线的独占。这在实时性强的硬实时系统嵌入式开发中将会造成中断延时过长。
dmac为dma控制器
dma传送虽然脱离cpu的控制，但并不是说dma传送不需要进行控制和管理。通常是采用dma控制器来取代cpu，负责dma传送的全过程控制。目前dma控制器都是可编程的大规模集成芯片。
图4‑36dmac结构
dma控制器是内存储器同外设之间进行高速数据传送时的硬件控制电路，是一种实现直接数据传送的专用处理器，它必须能取代在程序控制传送中由cpu和软件所完成的各项功能。它的主要功能是:
(1)dmac同外设之间有一对联络信号线--外设的dma请求信号dreq以及 dmac向外设发出的dma响应信号dack;（如下图）
(2)dmac在接收到dreq后，同cpu之间也有一对联络信号线--dmac向cpu 发出总线请求信号(hold或busrq)，cpu在当前总线周期结束后向dmac发出总线响应信号(hlda或busak)，dmac接管对总线的控制权，进入dma操作方式;
(3)能发出地址信息，对存储器寻址，并修改地址指针，dmac内部必须有能自动加1或减1的地址寄存器;
(4)能决定传送的字节数，并能判断dma传送是否结束。dma内部必须有能自动减1的字计数寄存器，计数结束产生终止计数信号;
(5)能发出dma结束信号，释放总线，使cpu恢复总线控制权;
(6)能发出读、写控制信号，包括存储器访问信号和i/o访问信号。dmac内部必须有时序和读写控制逻辑。
图4‑37dmac在dma中的作用示意图（一）
图4‑38dmac在dma中的作用示意图（二）
原文标题：zynq中dma与axi4总线-dma简介
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除了上面的还有一个axi-cdma ip核，这个是由pl完成的将数据从内存的一个位置搬移到另一个位置，无需cpu来插手。
上面的ip是完成总线协议转换，如果需要做某些处理（如变换、迭代、训练……），则需要生成一个自定义stream类型ip，与上面的stream接口连接起来，实现数据输入输出。用户的功能在自定义stream类型ip中实现。
综上，在zynq中dma和axi是不可分割的两者，所以介绍dma也是必须的。
1.1.1dma简介
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dma是一种快速数据传送方式，通常用来传送数据量较多的数据块。使用dma时，cpu向dma控制器发送一个存储器传输请求，这样当dma控制器在传输的时候，cpu执行其他的操作，传输完成时dma以中断的方式通知cpu。
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图4‑35dma传输过程的示意图
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1、为了配置用dma传输数据到存储器，处理器（cortex-a9）发出一条指令。
2、dma控制器把数据从外设传输到存储器或者从存储器传输到存储器，从而较少cpu处理的事务量。
3、输出传输完成后，向cpu发出一个中断通知dma传输可以关闭。
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（2）、目的地址——数据被写入的地址
（3）、传输长度——应传输的字节数
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