在 Quartus7.2之后的版本中，除了原有的基于avalon-mm总线的DMA之外，还增加了Scatter-Gather DMA这种基于avalon-ST流总线的DMA IP核，它更适合与大量数据流传输的场合，使用起来比较灵活，增加了与外设流器件配合的能力。由于网上关于SG-DMA介绍的资料比较少，因此这里简单介 绍一下SG-DMA的使用，利用它可以搭配Altera的千兆网MAC核来实现千兆网方面的应用。

SG-DMA的 数据手册已经介绍得非常详细（见Scatter-Gather DMA Controller Core
），具体的相关寄存器和功能可能查阅相关手册。Altera为了开发的便利，已经为各个IP核设计好了HAL软件层的代 码，SG-DMA也不例外，因此使用的时候我们没有必要逐个配置相关寄存器，直接调用HAL层代码即可。这也是使用这类IP核简便的地方，只是需要清楚这 类代码如何调用。

1. 首先我们简单看看SG-DMA的应用环境，从数据手册中截下几张图片简单介绍。

SG-DMA有 三种工作方式，可以工作在Memory-to-Stream即存储接口到流接口，或者Stream-to-Memory即流接口到存储接口，以及 Memory-to-Memory的存储器到存储器工作方式。工作在存储器到存储器的工作方式与普通DMA并无差别，没有数据流处理的优势。另外SG- DMA增加了Descriptor Processor，可以实现批量工作，从而进一步减轻Nios处理器的工作。只需要将Descriptor命令字写入到相应的Descriptor memory中。我们简单看看以上的工作方式。

图1. Memory-to-Stream

图2. Stream-to-Memory

图3. Memory-to-Memory

2. 然后我们直接进入主题，看在Altera的SOPC中如何连接使用SG-DMA器件。

M-to-M模 式就不做介绍了，这里主要介绍M-to-S和S-to-M这两种方式。我们添加两个SG-DMA器件，让它们分别工作在这两个工作方式下。连接示意如下所 示。注意到其中的descriptor memory的设置，原则上只要带有avalon-mm接口的存储器都可以用来做descriptor memroy，因此我们可以将decriptor memory与主存分离，亦可以直接使用主存的一部分作为descriptor memroy。但为了不影响主存的使用，最好将descriptor memroy分离。另外SG-DMA的有关设置，例如channel和error的位数控制可以参考avalon-st流接口数据手册，依照需要设置接 口。由于在本例中只有一个通道，也不校验错误，所以我们都设置为零。

3. SG-DMA HAL代码调用。

要使得SG-DMA正式工作起来，我们可以直接调用HAL层代码，省去很多开发时间。下面直接使用一段程序，添加部分注释，相信SG-DMA的基本使用即可完成了，并没有相信中的这么复杂。

  1. #include <stdio.h>
  2. #include "altera_avalon_sgdma_descriptor.h"
  3. #include "altera_avalon_sgdma_regs.h"
  4. #include "altera_avalon_sgdma.h"
  5. #include "system.h"
  6. #include "alt_types.h"
  7. //注意包含这几个头文件
  8. alt_sgdma_dev *sgdma_tx_dev; //sgdma_tx设备文件
  9. alt_sgdma_dev *sgdma_rx_dev; //sgdma_rx设备文件
  10. alt_sgdma_descriptor *desc; //descriptor memory指针
  11. char buf[1000]; //SG-DMA传送缓存，暂定1000字节做测试
  12. alt_u32 rx_payload[256]; //SG-DMA接收缓存
  13. void sgdma_rx_isr(void * context, u_long intnum);
  14. //我们的基本思路就是，先配置好sgdma_rx和sgdma_tx的基本配置，然后设置好sgdma_rx的回调函数。
  15. //即接收数据完成之后调用的函数，最后启动sgdma_tx完成dma发送。在这个过程中涵盖了sgdma_tx和sgdma_rx的基本使用
  16. int main()
  17. {
  18. int i;
  19. int timeout = 0;
  20. for(i=0; i<1000; i++) //填充缓存数据
  21. buf[i] = i%256;
  22. //重定义desc DISCRIPTOR_MEMORY_BASE定义在system.h中，即descriptor_memory的基地址
  23. desc = (alt_sgdma_descriptor *)DESC_MEM_BASE;
  24. //打开sgdma_tx和sgdma_rx
  25. sgdma_tx_dev = alt_avalon_sgdma_open("/dev/tx_sgdma");
  26. if(!sgdma_tx_dev)
  27. {
  28. printf("[triple_speed_ethernet_init] Error opening TX SGDMA\n");
  29. return -1;
  30. }
  31. sgdma_rx_dev = alt_avalon_sgdma_open("/dev/rx_sgdma");
  32. if(!sgdma_rx_dev)
  33. {
  34. printf("[triple_speed_ethernet_init] Error opening RX SGDMA\n");
  35. return -1;
  36. }
  37. /* Reset RX-side SGDMA */
  38. IOWR_ALTERA_AVALON_SGDMA_CONTROL(RX_SGDMA_BASE, ALTERA_AVALON_SGDMA_CONTROL_SOFTWARERESET_MSK);
  39. IOWR_ALTERA_AVALON_SGDMA_CONTROL(RX_SGDMA_BASE, 0x0);
  40. /* Reset TX-side SGDMA */
  41. IOWR_ALTERA_AVALON_SGDMA_CONTROL(TX_SGDMA_BASE, 0);
  42. IOWR_ALTERA_AVALON_SGDMA_STATUS(TX_SGDMA_BASE, 0xFF);
  43. //注册sgdma_rx回调函数
  44. alt_avalon_sgdma_register_callback(
  45. sgdma_rx_dev,
  46. (alt_avalon_sgdma_callback) &sgdma_rx_isr,
  47. //ALTERA_AVALON_SGDMA_CONTROL_IE_DESC_COMPLETED_MSK ｜ //每个描述符数据传输完产生中断
  48. ALTERA_AVALON_SGDMA_CONTROL_IE_CHAIN_COMPLETED_MSK | //所有描述符数据传输完时产生中断
  49. ALTERA_AVALON_SGDMA_CONTROL_IE_GLOBAL_MSK //开中断
  50. ,
  51. 0);
  52. //填充接收decriptor memory 并不需要自己填充，调用函数就好了。
  53. alt_avalon_sgdma_construct_stream_to_mem_desc(
  54. &desc[0], //主描述字
  55. &desc[1], //次描述字
  56. rx_payload, //接收地址
  57. 0, //length,为0时当收到EOP时结束
  58. 0); //write_fixed
  59. //填充发送decriptor memory
  60. alt_avalon_sgdma_construct_mem_to_stream_desc(
  61. &desc[2], //主描述字
  62. &desc[3], //次描述字
  63. (unsigned int*)buf, //发送指针
  64. (256), //发送字数
  65. 0, //read_fixed
  66. 0, //不发送SOP
  67. 0, //不发送EOP
  68. 0); //暂不支持
  69. alt_avalon_sgdma_construct_mem_to_stream_desc(
  70. &desc[3], //主描述字
  71. &desc[4], //次描述字
  72. (unsigned int*)(buf+256), //发送指针
  73. (256), //发送字数
  74. 0,
  75. 1, //发送SOP
  76. 1, //发送EOP
  77. 0);
  78. //启动sgdma_rx和sgdma_tx
  79. alt_avalon_sgdma_do_async_transfer(sgdma_rx_dev, &desc[0]);
  80. alt_avalon_sgdma_do_sync_transfer(sgdma_tx_dev, &desc[2]);
  81. for(i=0; i<256; i++)
  82. printf("%x ",rx_payload[i]);
  83. printf("\n\n\n\n");
  84. }
  85. //回调函数，负责处理接收后数据，并重置sgdma_rx，本例中并未对数据进行处理
  86. void sgdma_rx_isr(void * context, u_long intnum)
  87. {
  88. int i;
  89. alt_sgdma_descriptor *currdescriptor_ptr = &desc[0];
  90. if(alt_avalon_sgdma_check_descriptor_status(&desc[0])==0)
  91. {
  92. printf("RX descriptor reported OK\n");
  93. }
  94. else
  95. {
  96. printf("RX descriptor reported error\n");
  97. }
  98. }

或者也可以这样

  1. #include <stdio.h>
  2. #include "altera_avalon_sgdma_descriptor.h"
  3. #include "altera_avalon_sgdma_regs.h"
  4. #include "altera_avalon_sgdma.h"
  5. #include "system.h"
  6. #include "alt_types.h"
  7. //注意包含这几个头文件
  8. alt_sgdma_dev *sgdma_tx_dev; //sgdma_tx设备文件
  9. alt_sgdma_dev *sgdma_rx_dev; //sgdma_rx设备文件
  10. alt_sgdma_descriptor *desc; //descriptor memory指针
  11. char buf[1000]; //SG-DMA传送缓存，暂定1000字节做测试
  12. alt_u32 rx_payload[256]; //SG-DMA接收缓存
  13. void sgdma_rx_isr(void * context, u_long intnum);
  14. //我们的基本思路就是，先配置好sgdma_rx和sgdma_tx的基本配置，然后设置好sgdma_rx的回调函数。
  15. //即接收数据完成之后调用的函数，最后启动sgdma_tx完成dma发送。在这个过程中涵盖了sgdma_tx和sgdma_rx的基本使用
  16. int main()
  17. {
  18. int i;
  19. int timeout = 0;
  20. for(i=0; i<1000; i++) //填充缓存数据
  21. buf[i] = i%256;
  22. //重定义desc DISCRIPTOR_MEMORY_BASE定义在system.h中，即descriptor_memory的基地址
  23. desc = (alt_sgdma_descriptor *)DESC_MEM_BASE;
  24. //打开sgdma_tx和sgdma_rx
  25. sgdma_tx_dev = alt_avalon_sgdma_open("/dev/tx_sgdma");
  26. if(!sgdma_tx_dev)
  27. {
  28. printf("[triple_speed_ethernet_init] Error opening TX SGDMA\n");
  29. return -1;
  30. }
  31. sgdma_rx_dev = alt_avalon_sgdma_open("/dev/rx_sgdma");
  32. if(!sgdma_rx_dev)
  33. {
  34. printf("[triple_speed_ethernet_init] Error opening RX SGDMA\n");
  35. return -1;
  36. }
  37. /* Reset RX-side SGDMA */
  38. IOWR_ALTERA_AVALON_SGDMA_CONTROL(RX_SGDMA_BASE, ALTERA_AVALON_SGDMA_CONTROL_SOFTWARERESET_MSK);
  39. IOWR_ALTERA_AVALON_SGDMA_CONTROL(RX_SGDMA_BASE, 0x0);
  40. /* Reset TX-side SGDMA */
  41. IOWR_ALTERA_AVALON_SGDMA_CONTROL(TX_SGDMA_BASE, 0);
  42. IOWR_ALTERA_AVALON_SGDMA_STATUS(TX_SGDMA_BASE, 0xFF);
  43. //注册sgdma_rx回调函数
  44. alt_avalon_sgdma_register_callback(
  45. sgdma_rx_dev,
  46. (alt_avalon_sgdma_callback) &sgdma_rx_isr,
  47. //ALTERA_AVALON_SGDMA_CONTROL_IE_DESC_COMPLETED_MSK ｜ //每个描述符数据传输完产生中断
  48. ALTERA_AVALON_SGDMA_CONTROL_IE_CHAIN_COMPLETED_MSK | //所有描述符数据传输完时产生中断
  49. ALTERA_AVALON_SGDMA_CONTROL_IE_GLOBAL_MSK //开中断
  50. ,
  51. 0);
  52. //填充接收decriptor memory 并不需要自己填充，调用函数就好了。
  53. alt_avalon_sgdma_construct_stream_to_mem_desc(
  54. &desc[0], //主描述字
  55. &desc[1], //次描述字
  56. rx_payload, //接收地址
  57. 0, //length,为0时当收到EOP时结束
  58. 0); //write_fixed
  59. //填充发送decriptor memory
  60. alt_avalon_sgdma_construct_mem_to_stream_desc(
  61. &desc[2], //主描述字
  62. &desc[3], //次描述字
  63. (unsigned int*)buf, //发送指针
  64. (256), //发送字数
  65. 0, //read_fixed
  66. 0, //不发送SOP
  67. 1, //发送EOP
  68. 0); //暂不支持
  69. alt_avalon_sgdma_construct_mem_to_stream_desc(
  70. &desc[3], //主描述字
  71. &desc[4], //次描述字
  72. (unsigned int*)(buf+256), //发送指针
  73. (256), //发送字数
  74. 0,
  75. 1, //发送SOP
  76. 1, //发送EOP
  77. 0);
  78. //启动sgdma_rx和sgdma_tx
  79. alt_avalon_sgdma_do_async_transfer(sgdma_rx_dev, &desc[0]);
  80. alt_avalon_sgdma_do_sync_transfer(sgdma_tx_dev, &desc[2]);
  81. for(i=0; i<256; i++)
  82. printf("%x ",rx_payload[i]);
  83. printf("\n\n\n\n");
  84. }
  85. //回调函数，负责处理接收后数据，并重置sgdma_rx，本例中并未对数据进行处理
  86. void sgdma_rx_isr(void * context, u_long intnum)
  87. {
  88. int i;
  89. alt_sgdma_descriptor *currdescriptor_ptr = &desc[0];
  90. if(alt_avalon_sgdma_check_descriptor_status(&desc[0])==0)
  91. {
  92. printf("RX descriptor reported OK\n");
  93. }
  94. else
  95. {
  96. printf("RX descriptor reported error\n");
  97. }
  98. alt_avalon_sgdma_construct_stream_to_mem_desc(
  99. &desc[0], //主描述字
  100. &desc[1], //次描述字
  101. rx_payload+64, //接收地址
  102. 0, //length,为0时当收到EOP时结束
  103. 0); //write_fixed
  104. // Re-start SGDMA (always, if we have a single descriptor)
  105. alt_avalon_sgdma_do_async_transfer(sgdma_rx_dev, &desc[0]);
  106. }

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