转自：https://blog.csdn.net/ic_soc_arm_robin/article/details/8203933

在项目驱动过程中会经常用到dma传输数据，而dma需要的内存有自己的特点，一般认为需要物理地址连续，并且内存是不可cache的，在linux内核中提供一个供dma所需内存的申请函数dma_alloc_coherent. 如下所述：
dma_alloc_coherent()

dma_alloc_coherent() -- 获取物理页，并将该物理页的总线地址保存于dma_handle，返回该物理页的虚拟地址

DMA映射建立了一个新的结构类型---------dma_addr_t来表示总线地址。dma_addr_t类型的变量对驱动程序是不透明的；唯一允许的操作是将它们传递给DMA支持例程以及设备本身。作为一个总线地址，如果CPU直接使用了dma_addr_t，将会导致发生不可预期的后果！

一致性DMA映射存在与驱动程序的生命周期中，它的缓冲区必须可同时被CPU和外围设备访问！因此一致性映射必须保存在一致性缓存中。建立和使用一致性映射的开销是很大的！

（以上红色文字摘录在LDD3）

void *
dma_alloc_coherent(struct device *dev,        size_t size,
                   dma_addr_t    *dma_handle, gfp_t gfp)
{
    void *ret;
    if (!dev || *dev->dma_mask >= 0xffffffffUL)
        gfp &= ~GFP_DMA;
    ret = (void *)__get_free_pages(gfp, get_order(size)); //(1)
    if (ret) {
        memset(ret, 0, size);
        *dma_handle = virt_to_bus(ret);                   //(2)
    }
    return ret;
}

(1) 将size转换成order， 即2^order
(2) 将虚拟地址ret转换成总线地址

这个函数是一个平台相关的函数，以上是在x86平台的实现细节，从这里我们可以看到该函数返回值为linux 内核线性地址，所以对于驱动开发过程的mmap函数实现提供了便利。
但是在powerpc平台却不是这样，笔者就曾经遇到在将pci驱动从x86平台移植到powerpc平台时出现问题。
首先我们来先看一下两个平台对于dma内存的处理。
x86:
     linux内存区域分为DMA区域，Normal内存区域与高端内存区域，高端内存区域为当物理内存高于768M时使用，一般DMA区域为16M，这段空间由操作系统预留。DMA区域与Normal区域全部使用线性映射，采用逻辑地址使用，高端内存使用内核虚拟地址。其中内核空间的分部为：
物理区--8M隔离--vmalloc区--8k隔离--4M的高端映射区--固定映射区--128k

powerpc：
    本节采用freescale的mpc5121芯片为例，内核没有采用Normal内存区域，只使用ZONE_DMA和ZONE_HIMEM两种类型的空间，其中ZONE_DMA存放低端内存， ZONE_HIMEN存放高端内存，整个内存不在采用逻辑地址这一概念。所以基于逻辑地址的操作没有可移植性。

下面看下具体的区别：
void *  __dma_alloc_coherent(size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)
{
          //物理空间页的申请
          page = alloc_pages(gfp, order);
         
         //对物理空间进行清零cache
         { 
                       unsigned long kaddr = (unsigned long)page_address(page);                 
                       memset(page_address(page), 0, size);
                       flush_dcache_range(kaddr, kaddr + size);
          }

//申请虚拟空间
         c = vm_region_alloc(&consistent_head, size,   gfp &  
                                     ~(__GFP_DMA | __GFP_HIGHMEM));

//实现虚拟地址与物理地址映射
       if (c) {
                 unsigned long vaddr = c->vm_start;
                 pte_t *pte = consistent_pte + CONSISTENT_OFFSET(vaddr);
                 struct page *end = page + (1 << order);

split_page(page, order);

/*
                  * Set the \"dma handle\"
                  */
                 *handle = page_to_bus(page);

do {
                         BUG_ON(!pte_none(*pte));

SetPageReserved(page);
                         set_pte_at(&init_mm, vaddr,
                                   pte, mk_pte(page, pgprot_noncached(PAGE_KERNEL)));
                         page++;
                         pte++;
                         vaddr += PAGE_SIZE;
                 } while (size -= PAGE_SIZE);

// 返回值为内核虚拟地址。

return (void *)c->vm_start

writel(dev->registers.addr, io_destination_address);
writel(dev->registers.size, io_size);
writel(dev->registers.operation, DEV_READ);
wmb();
writel(dev->registers.control, DEV_GO);

#define set_mb(var, value) do {var = value; mb();}  while 0
#define set_wmb(var, value) do {var = value; wmb();} while 0
#define set_rmb(var, value) do {var = value; rmb();} while 0