xilinx的VDMA驱动分析

研究生期间由于导师研究的项目需要，对xilinx的IP核Video-DMA内核中驱动进行学习。（此处的为DMA 通道驱动，而非DMA engines）

首先，查看设备结构体：

struct xvip_dma {struct list_head list;struct video_device video;struct media_pad pad;struct xvip_composite_device *xdev;struct xvip_pipeline pipe;unsigned int port;struct mutex lock;struct v4l2_pix_format format;const struct xvip_video_format *fmtinfo;struct vb2_queue queue;void *alloc_ctx;unsigned int sequence;struct list_head queued_bufs;spinlock_t queued_lock;struct dma_chan *dma;unsigned int align;struct dma_interleaved_template xt;struct data_chunk sgl[1];int input;int vptype;
};

可以看到，VDMA设备被定义成了video_device。

注意，xilinx-dma并不是作为单独一个设备进行注册（它没有probe函数），它需要依附xvip_composite_device设备进行初始化，同时在设备树中设备中的一些参数是放在xvip_composite_device设备中的。查看xilinx-vipp.c文件中的probe函数，调用关系如下：

xvip_composite_probe

->xvip_graph_init

->xvip_graph_dma_init

->xvip_graph_dma_init_one

->xvip_dma_init

至此，vipp和vdma挂上钩。

来分析xvip_dma_init函数：

int xvip_dma_init(struct xvip_composite_device *xdev, struct xvip_dma *dma,enum v4l2_buf_type type, unsigned int port)
{char name[14];int ret;dma->xdev = xdev;dma->port = port;mutex_init(&dma->lock);mutex_init(&dma->pipe.lock);INIT_LIST_HEAD(&dma->queued_bufs);spin_lock_init(&dma->queued_lock);dma->fmtinfo = xvip_get_format_by_fourcc(XVIP_DMA_DEF_FORMAT);dma->format.pixelformat = dma->fmtinfo->fourcc;dma->format.colorspace = V4L2_COLORSPACE_SRGB;dma->format.field = V4L2_FIELD_NONE;dma->format.width = XVIP_DMA_DEF_WIDTH;dma->format.height = XVIP_DMA_DEF_HEIGHT;dma->format.bytesperline = dma->format.width * dma->fmtinfo->bpp;dma->format.sizeimage = dma->format.bytesperline * dma->format.height;/* Initialize the media entity... */dma->pad.flags = type == V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE? MEDIA_PAD_FL_SINK : MEDIA_PAD_FL_SOURCE;ret = media_entity_init(&dma->video.entity, 1, &dma->pad, 0);if (ret < 0)goto error;/* ... and the video node... */dma->video.fops = &xvip_dma_fops;dma->video.v4l2_dev = &xdev->v4l2_dev;dma->video.queue = &dma->queue;snprintf(dma->video.name, sizeof(dma->video.name), "%s %s %u",xdev->dev->of_node->name,type == V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE ? "output" : "input",port);dma->video.vfl_type = VFL_TYPE_GRABBER;dma->video.vfl_dir = type == V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE? VFL_DIR_RX : VFL_DIR_TX;dma->video.release = video_device_release_empty;dma->video.ioctl_ops = &xvip_dma_ioctl_ops;dma->video.lock = &dma->lock;video_set_drvdata(&dma->video, dma);/* ... and the buffers queue... */dma->alloc_ctx = vb2_dma_contig_init_ctx(dma->xdev->dev);if (IS_ERR(dma->alloc_ctx)) {ret = PTR_ERR(dma->alloc_ctx);goto error;}/* Don't enable VB2_READ and VB2_WRITE, as using the read() and write()* V4L2 APIs would be inefficient. Testing on the command line with a* 'cat /dev/video?' thus won't be possible, but given that the driver* anyway requires a test tool to setup the pipeline before any video* stream can be started, requiring a specific V4L2 test tool as well* instead of 'cat' isn't really a drawback.*/dma->queue.type = type;dma->queue.io_modes = VB2_MMAP | VB2_USERPTR | VB2_DMABUF;dma->queue.lock = &dma->lock;dma->queue.drv_priv = dma;dma->queue.buf_struct_size = sizeof(struct xvip_dma_buffer);dma->queue.ops = &xvip_dma_queue_qops;dma->queue.mem_ops = &vb2_dma_contig_memops;dma->queue.timestamp_flags = V4L2_BUF_FLAG_TIMESTAMP_MONOTONIC| V4L2_BUF_FLAG_TSTAMP_SRC_EOF;ret = vb2_queue_init(&dma->queue);if (ret < 0) {dev_err(dma->xdev->dev, "failed to initialize VB2 queue\n");goto error;}/* ... and the DMA channel. */sprintf(name, "port%u", port);dma->dma = dma_request_slave_channel(dma->xdev->dev, name);if (dma->dma == NULL) {dev_err(dma->xdev->dev, "no VDMA channel found\n");ret = -ENODEV;goto error;}dma->align = 1 << dma->dma->device->copy_align;ret = video_register_device(&dma->video, VFL_TYPE_GRABBER, -1);if (ret < 0) {dev_err(dma->xdev->dev, "failed to register video device\n");goto error;}return 0;error:xvip_dma_cleanup(dma);return ret;
}

在xvip_dma_init中可以到vdma作为video_device设备在/dev目录下生成video节点，作为应用层操作的核心。

作为video_device设备，需要设置v4l2_file_operations和v4l2_ioctl_ops来实现在应用层进行相关操作。从上面的代码看到v4l2_file_operations被设置成xvip_dma_fops：

static const struct v4l2_file_operations xvip_dma_fops = {.owner        = THIS_MODULE,.unlocked_ioctl  = video_ioctl2,.open       = v4l2_fh_open,.release    = vb2_fop_release,.poll        = vb2_fop_poll,.mmap       = vb2_fop_mmap,
};

4l2_ioctl_ops为：

static const struct v4l2_ioctl_ops xvip_dma_ioctl_ops = {.vidioc_querycap       = xvip_dma_querycap,.vidioc_enum_fmt_vid_cap   = xvip_dma_enum_format,.vidioc_g_fmt_vid_cap       = xvip_dma_get_format,.vidioc_g_fmt_vid_out        = xvip_dma_get_format,.vidioc_s_fmt_vid_cap        = xvip_dma_set_format,.vidioc_s_fmt_vid_out        = xvip_dma_set_format,.vidioc_try_fmt_vid_cap      = xvip_dma_try_format,.vidioc_try_fmt_vid_out      = xvip_dma_try_format,.vidioc_reqbufs          = vb2_ioctl_reqbufs,.vidioc_querybuf       = vb2_ioctl_querybuf,.vidioc_qbuf          = vb2_ioctl_qbuf,.vidioc_dqbuf         = vb2_ioctl_dqbuf,.vidioc_create_bufs      = vb2_ioctl_create_bufs,.vidioc_expbuf         = vb2_ioctl_expbuf,.vidioc_streamon        = vb2_ioctl_streamon,.vidioc_streamoff     = vb2_ioctl_streamoff,.vidioc_g_input          = vidioc_g_input,.vidioc_s_input       = vidioc_s_input,.vidioc_enum_input        = vidioc_enum_input,.vidioc_queryctrl      = vidioc_queryctrl,.vidioc_g_ctrl          = vidioc_getctrl,                   //add by ray.vidioc_s_ctrl          = vidioc_setctrl                    //add by ray
};

static struct vb2_ops xvip_dma_queue_qops = {.queue_setup = xvip_dma_queue_setup,.buf_prepare = xvip_dma_buffer_prepare,.buf_queue = xvip_dma_buffer_queue,.wait_prepare = vb2_ops_wait_prepare,.wait_finish = vb2_ops_wait_finish,.start_streaming = xvip_dma_start_streaming,.stop_streaming = xvip_dma_stop_streaming,
};

除了必须的11个ioctrl函数，还添加了更多的函数。这些ioctrl才是驱动的核心。

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