c - 覆盆子 : how does the PWM via DMA work?

Question

我读到“软件 PWM”的驱动程序以某种方式在 PWM-HW 上运行，并且在不使用 CPU 的情况下访问所有 GPIO。有人可以解释它是如何工作的吗？ Raspberry Pi 中是否有第二个处理器用于 PWM 和 PCM 模块(是否有 block 图)？

问题与 this excellent driver 有关我在我的机器人中使用了很多。

这里是解释，可惜我不明白...

The driver works by setting up a linked list of DMA control blocks with the last one linked back to the first, so once initialised the DMA controller cycles round continuously and the driver does not need to get involved except when a pulse width needs to be changed. For a given period there are two DMA control blocks; the first transfers a single word to the GPIO 'clear output' register, while the second transfers some number of words to the PWM FIFO to generate the required pulse width time. In addition, interspersed with these control blocks is one for each configured servo which is used to set an output.

While the driver does use the PWM peripheral, it only uses it to pace the DMA transfers, so as to generate accurate delays."

以下理解对吗:

The DMA controller is like a second processor. You can run code on it. So it is used here to control all the Raspberry GPIO pins high/low states together with the PWM block. DMA Controller does this continously. There are probably more than one DMA controller in the Raspberry, so the speed of the OS Linux is not influenced much due to one missing DMA controller.

我不明白 DMA 和 PWM 究竟是如何协同工作的。

Answer 1

我推荐阅读 RPIO source code连同 ServoBlaster's ，因为它略微简化并且可以帮助理解。也很重要:Broadcom's BCM2835 manual其中包含所有微小的细节。

is there a diagram for the blocks

该手册包含芯片提供的所有功能(但据我所知，不是在框图中)。

Is the following understanding right:

DMA Controller 是主芯片的一部分(Broadcom，尽管我认为台式机 CPU 也是如此)。它不能完全运行代码，但它可以自行跨外围设备复制内存，而不会消耗主处理器的时间。 DMA Controller 有不同的 channel ，可以独立复制内存，独立于CPU运行。

可通过 "control blocks" 进行配置(BCM 手册第 40 页，4.2.1.1):您可以告诉 DMA Controller 首先将内存从 A 复制到 B，然后从 C 复制到 D，依此类推。

don't understand how exactly DMA and PWM work together

DMA is used to send data到 PWM Controller (“脉冲宽度调制器”，BCM 手册第 138 页，第 9 章)，它消耗数据，这会产生非常精确的延迟。有趣的是，PWM Controller ……不是用来产生任何 PWM 脉冲的，而是用来等待的。

Can someone explain how that works?

最终，您可以通过 setting memory 配置 GPIO 引脚的值(或 PWM 或 PCM 发生器的设置)在一个特殊的地址； that region 中的内存代表外设configuration (BCM 手册第 89 页，第 6 章)。

所以思路是: 使用 DMA Controller 将 1 复制到控制 GPIO 引脚值的内存中；等待脉冲宽度；将 0 复制到 GPIO 引脚值上；等待该期间的剩余部分；环形。由于 DMA Controller 执行此操作，因此不会消耗 CPU 周期。

这里的关键是能够让 DMA Controller “等待”一段准确的时间，为此，RPIO 和 ServoBlaster 在 FIFO 模式下使用 PWM Controller (PCM 发生器也有这样的功能，但让我们坚持下去到脉宽调制)。这意味着 PWM Controller 将“发送”它从所谓的 FIFO 队列中读取的数据，然后停止。不管它是如何“发送”的(BCM 手册页 139, 9.4 MSENi=0)，关键是它需要固定的时间。事实上，它 doesn't even matter which data已发送:DMA Controller 被配置为写入 FIFO 队列，然后等待 PWM Controller 完成发送数据，这会产生非常精确的延迟。

最终脉冲的分辨率由 PWM 传输的持续时间决定，这取决于 PWM Controller 运行的频率。

示例

我们的最大分辨率为 1ms(由 PWM 延迟给出)，并且我们想要一个占空比为 25% 且频率为 125Hz 的脉冲。因此，一个脉冲的周期为 8ms。执行的 DMA 操作将是

1. 将引脚设置为 1(DMA 写入 GPIO 内存)
2. 等待 1 毫秒(DMA 写入 PWM FIFO)
3. 等待 1 毫秒(DMA 写入 PWM FIFO)
4. 将引脚设置为 0(DMA 写入 GPIO 内存)
5. 等待 1 毫秒(DMA 写入 PWM FIFO)
6. ...再重复“等待 1ms”4 次。
7. 等待 1ms(DMA 写入 PWM FIFO)并跳回 1。

因此这将需要至少 10 个 DMA 控制 block (8 个等待指令，由周期/延迟加上 2 个写操作给出)。

注意: 在 ServoBlaster 和 RPIO 中，它将消耗正好 16 个 DMA 控制 block ，因为(为了更高的精度)，它们总是在“等待操作”之前执行“内存复制”操作”。除非需要更改引脚值，否则“内存复制”操作只是一个虚拟操作。