linux - ARM Linux 内核驱动程序中的关键时序

Question

我在 MX28 (ARMv5) 上运行 Linux，并使用 GPIO 线与设备通信。不幸的是，该设备有一些特殊的时序要求。 GPIO 线上的低电平不能持续超过 7us，高电平没有特殊的时序要求。该代码作为内核设备驱动程序实现，并通过直接寄存器写入而不是通过内核 GPIO api 来切换 GPIO。为了测试，我只生成 3 个脉冲。过程如下，全部在一个函数中，因此它应该适合指令缓存:

• 将gpio设置为高电平
• 保存标志并禁用中断
• gpio 低
• 暂停
• gpio高
• 重复 2 倍以上
• 恢复标志/重新启用中断

这是连接到 GPIO 的逻辑分析仪的输出。

大多数时候它工作得很好，脉冲持续不到 1 微秒。然而，大约 10% 的低点会持续很多很多微秒。即使中断被禁用，某些东西也会导致代码流被中断。

我很茫然。 RT Linux 在这里可能无济于事，因为问题不是延迟，它似乎是在低电平期间发生的事情，即使在禁用 IRQ 的情况下也不会中断它。任何建议将不胜感激。

Answer 1

IMX25 (ARM926) 上的 ARM 缓存 是 16K 代码、16K 数据 L1，长度为 32 字节或八条指令。使用以 133Mhz 运行的 DDR-SDRAM Controller 和 16 位总线，传输速率约为 300MB/s。缓存填充应该只需要大约 100nS，而不是 9uS；这大约长了 100 倍。

但是，您还有其他四个 Linux 问题。

1. TLB 未命中和页表遍历。
2. 数据中止。
3. DMA 擅长窃取。
4. FIQ 中断。

LCD master 不太可能窃取足够的带宽，除非你有一个巨大的显示器。您的显示器是否大于 1/4VGA？如果不是，这只是内存带宽的 10%，这将与处理器流水线化。您有以太网或 USB 事件吗？这些外设具有更高的数据速率，可能会导致与 SDRAM 的此类争用。

所有这些问题都可以通过编写您的 toggler PC 相关文件并将其复制到 IRAM 来避免。请参阅:iram_alloc.c ;这个文件应该可以移植到旧版本的 Linux。 XBAR 开关允许同时从 SDRAM 和 IRAM 获取数据。 IRAM 仍然可以成为其他 DMA 主机的目标。如果您真的有压力，请将代码移动到系统中其他主机无法访问的 ETB 缓冲区。

TLB 未命中 实际上可能非常陡峭，因为它可能需要运行多个单拍 SDRAM 周期；这仍然应该低于 1uS。您尚未发布代码，因此可能是某个变量和/或其他变量导致了无法屏蔽的数据错误。

如果您有任何使用FIQ 的驱动程序，即使您屏蔽了正常的IRQ 中断，它们可能仍在运行。例如，此系统的 ALSA 驱动程序通常使用 FIQ。

ETB 和IRAM 都是 32 位数据路径和低等待状态。任何一种都可能会比 DDR-SDRAM 提供更好的响应。

我们通过使用 FIQ 和 IRAM 来切换 IMX258 上的 GPIO 以及使用位碰撞的另一种协议(protocol)，从而实现了亚微秒级响应。