基于ARM处理器的HDLC通信的DMA实现

目前在嵌入式产品开发设计中，通常是在OS（Operating System）厂商提供的BSP基础上进行开发工作；对于底层硬件的操作，程序设计人员很少关注或只是少量的修改。实际上很多产品，我们完全可以抛开操作系统的模式，避免不必要的系统开销，而对底层的硬件直接进行处理。这样，可以节省资源提高利用率。当然，这样也会人为地增加系统开发设计的难度。但是从长远的角度看，进行这样的设计思考还是非常必要的。现在一些产品的设计开发中，所缺少的实际上就是深入了解底层操作，这样往往使我们丢失了创新的机会。

（2）DMA模式

使用缓冲描述符BD（Buffer Descriptor）结构，可以实现以帧为单位对数据进行接收和发送控制。程序设计人员只需要填写相应BD结构的域信息，配置收发模式，具体的执行细节交给DMA单元控制完成。CPU只是对每一帧进行处理，这样在一帧收发的过程中，系统可以去处理其它的任务，有效地利用CPU资源。关键在于构建BD循环链表。同时应该注意，BD及其对应的缓冲数据区必须放在系统存储区的非缓存区（NonCache），这可以通过设置地址的第26位为1来实现。

1.3 缓冲描述符（BD）

缓冲描述符是S3C5410B使用的一种数据结构，通常构成循环链表。HDMA引擎可以直接读取结构的信息，用户通过填写这些结构中的域去控制HDMA的运行行为。如图2所示，每个BD包括4个域：

①数据缓存指针（data buffer pointer）。第31位标识主权（ownership）关系，表示当前的BD在DMA（1）控制器和CPU（0）之间的所属关系，通常在发送和接收时要对其检查。对于数据长度，通常在发送时写入BD的帧长度域，DMA引擎会根据其发送相应长度的数据。接收数据长度会自动写入这个域。

②保留域。发送BD（Tx），低8位表示发送控制（如前同步信号、CRC模式、BIG/LITTLE端选择等）；接收BD（Rx），保留未用。

③长度域。发送BD，用户写入发送帧的数据长度；接收BD，DMA控制器写入接收帧的数据长度。

④Next BD指针。指向下一个BD，收发BD各自构成一组BD链。

HDMA控制器在使用过一个BD后，会自动读入下一个BD，装入HDMA指针寄存器（HDMAXxPTR）。使用指针gpXxBDStart，指示当前的可用BD位置。在设备中定义为全局变量（X表示T或R）。

1.4 重要的数据类型

BD结构的定义如图2所示。

typedef struct BD{

U32 BufferData Ptr；

//数据缓存区指针，其中第31位标识BD的所有权

U32 Reserved；

//发送BD控制位，定义发送时操作的模式，接收BD保留

U32 StatusLength；

//运行状态，在ISR中检测，也定义对应的数据缓存区的长度

struct BD *NextBD;

//下一个BD指针

}sBuffer Descriptor；

HDLC帧（Frame）定义（如表1）：

typedef struct HDLCFRAME{

U8 address[4]; //地址

U8 control; //控制信息通道为FFH

U8 information[1505]; //信息域，有效的数据

}sHdlcFrame；

HDLC设备结构定义：

typedef struct HDLC_Device {

U32 HDLC_Port; /HDLC通信号

U32 HDLC_Baud； //HDLC波特率

U32 HDLC_Data_format；

//HDLC数据格式，NRZ，NRZI，FM0，FM1，Manchester

//……时钟选择（发送/接收时钟源）……

sBufferDescriptor gpTxBDStart;/*当前的发送BD指针Start of TX BDs*/

sBufferDescriptor *gpRxBDStart; /*当前的接收BD指针Start of RX BDs */

//……状态统计信息（Abort，CRC error,Null list）……

}Hdle_End_Device；

由于在中断服务程序入口无法传递参数，故定义设备为全局变量，程序设计中使用指针传递，提高效率。

Hdlc_End_Device Hdle_Dev; //全局定义

Hdlc_End_Device *pDevice; //函数内部定义

pDevice=(Hdlc_End_Device *)Hdlc_Dev；

1.5 使用DMA方式的程序设计

（1）初始化流程

初始化流程如图3所示。

void HdlcInit(void); //系统启动HDLC主初始化函数

Int HdlcChannelInit(Hdlc_End_Device *pDrvCtrl)； //关闭中断源、复位DMA控制器和HDLC控制寄存器、设置相关的寄存器、时钟源

void TxBD_initialize(U32 channel,Hdlc_End_Device *pDrvCtrl);

void RxBD_initialize(U32 channel,Hdlc_End_Device *pDrvCtrl)；//初始化发送接收BD链，gpXxBDStart指针指向第1个BD，HDMAXXPTR寄存器装入第1个BD地址void HdlcChannelStart(U32 channel)； //连接中断服务程序，打开中断，启动接收

（2）HDMA发送过程中断服务程序

HDMA发送过程及中断服务程序如图4所示。void Transmit_Frame(Hdlc_End_Device *pDrvCtrl);//准备数据调用HdlcFramsSend（）

Int HdlcFrameSend(Hdlc_End_Device *pDrvCtrl,U8 *pData,U32 len)；

在发送过程中，首先检查gpTxBDStart指向的BD的所