zynq pl访问ps ddr

1. 背景

在 xilinx mpsoc 平台上进行 Linux 软件开发，不可避免的会涉及到 PS 与 PL 之间的数据交互。这个系列介绍一种基于 DDR 的信息交互方式。

这篇文章首先介绍下如何从系统中“偷”内存。

2. 交互框图

交互流程：

1. PS 写入数据到 DDR 中，使用中断通知 PL，PL 从协商好的 DDR 中读取数据；
2. PL 写入数据到 DDR 中，使用中断通知 PS，PS 从协商好的 DDR 中读取数据；

3. reserved memory

如果 PS 与 PL 要基于 DDR 进行交互，那么，在 PS 端必须将内存空间从系统中“拿”出来，让系统无法知晓或无法使用这个空间。然后，应用程序要想办法操作 DDR 的物理地址进行数据读写。 如何做呢？需要借助预留内存。实现预留内存的简单方法是在设备树中增加 reserved-memory 设备节点，在该节点中定义预留内存的起始地址及大小。

3.1 reserve 1

比如，我要使用一块内存空间作为 PS 与 PL 信息交互的空间，该空间以 0x30000000 为起始地址，大小为 256MB。那么可以在设备树中定义如下节点信息。

project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/files/system-user.dtsi：

/include/ "system-conf.dtsi"
/ {
    reserved-memory {
        #address-cells = <2>;
        #size-cells = <2>;
        ranges;
​
        buffer@0x30000000 {
            no-map;
            reg = <0 0x30000000 0 0x10000000>;
        };
    };
}

按照上述方式修改设备树并编译内核，系统启动后通过命令 cat /proc/iomem 即可查看系统的内存分配：

cat /proc/iomem

从下图中可以看到系统使用的内存空间被分为了两部分，0~0x2fffffff 和 0x40000000~0x7fefffff。中间丢失的部分 0x30000000~0x3fffffff 即为我们的预留内存。

3.2 reserve more

如果需要预留多块内存，可以添加多个节点。比如预留两块 256MB 的空间，起始地址分别是 0x30000000 和 0x50000000，如下：

/include/ "system-conf.dtsi"
/ {
    reserved-memory {
        #address-cells = <2>;
        #size-cells = <2>;
        ranges;
​
        res1:buffer@0x30000000 {
            no-map;
            reg = <0 0x30000000 0 0x10000000>;
        };
        res2:buffer@0x50000000 {
            no-map;
            reg = <0 0x50000000 0 0x10000000>;
        };
    };
};

从下图中可以看到，0x30000000~0x3fffffff 和 0x50000000~0x5fffffff 这两个地址空间系统无法使用。

4. 总结

基于 DDR 的 PS 与 PL 交互，PS 需要操作 DDR 的物理地址。此时就需要通过预留内存的手段让 Linux 无法使用进行交互的空间。那么，如何在用户空间中使用这块内存呢？答案是借助 UIO。