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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik MSP430: Frage zu DMA


Autor: MSP-Neuling (Gast)
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Hallo!

Ich habe ein kleines Verständnisproblem bei Verwendung der DMA eines 
MSP430.

Mein Ziel ist es die am UART einkommenden Daten mit der DMA 
"wegzuschaufeln", dass mein Prozessor die Daten parallel dazu abarbeiten 
kann. Das Triggern der DMA auf das RX-Flag ist ja kein Problem. Mein 
Problem ist, dass ich nicht weiß wieviel Bytes über den UART reinkommen.
Es können mal nur 3 sein, mal 256, ...
Momentan fehlt mir das Implementierungskonzept. Es geht los, welche 
DMA-Mode der richtige ist. Bin der Meinung "Repeated single transfer". 
Da ich nicht weiß, wieviel Bytes kommen, müsste ich die Size auf "1" 
setzen...
Aber woher weiß ich dann, wieviel Bytes über den UART empfangen und von 
der DMA in den Puffer im RAM transferiert wurden?

Vielen Dank schon mal, für die aufklärenden Antworten.

Viele Grüße
MSP-Neuling

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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Ich kenne jetzt den DMA-Controller der MSP430 nicht, weil ich ihn noch 
nie benötigt habe, aber sollte der nicht über ein bei jeder Aktivität 
inkrementiertes Adressregister verfügen? Das solltest Du auslesen 
können, um herauszufinden, wo das letzte Byte hingeschrieben wurde.

Hast Du auf Deinem MSP so viel zu tun, daß eine normale 
Interrupt-Routine, die den RX-Interrupt auswertet und das empfangene 
Byte in einen Puffer packt, nicht ausreicht?

Autor: MSP-Neuling (Gast)
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Rufus Τ. Firefly schrieb:
> Ich kenne jetzt den DMA-Controller der MSP430 nicht, weil ich ihn noch
> nie benötigt habe, aber sollte der nicht über ein bei jeder Aktivität
> inkrementiertes Adressregister verfügen? Das solltest Du auslesen
> können, um herauszufinden, wo das letzte Byte hingeschrieben wurde.

Ja, hat er. D.h. ich muss mir die Anzahl an Bytes anhand der Start- und 
Stoppadresse ausrechnen?

Aber das zusammenspiel zwischen diesen Destination Addresse und 
Sizeregister habe ich auch noch nicht verstanden.

Wenn ich im Sizeregister die Größe meines Puffers angeben muss, dann 
frage ich mich, was passiert, wenn mein Schreibzeiger der DMA z.B. auf 
dem 250ten Element steht und nun kommt ein Datenstrom mit 40 Bytes 
rein!?
Dann würde ich ja 34 Bytes verlieren bzw. wenn der Zeiger wieder auf die 
Startadresse umgebogen wird, würde ja meine Berechnung nicht stimmen....

Rufus Τ. Firefly schrieb:
> Ich kenne jetzt den DMA-Controller der MSP430 nicht, weil ich ihn noch
> nie benötigt habe, aber sollte der nicht über ein bei jeder Aktivität
> inkrementiertes Adressregister verfügen? Das solltest Du auslesen
> können, um herauszufinden, wo das letzte Byte hingeschrieben wurde.
>
> Hast Du auf Deinem MSP so viel zu tun, daß eine normale
> Interrupt-Routine, die den RX-Interrupt auswertet und das empfangene
> Byte in einen Puffer packt, nicht ausreicht?

Leider ja. Die Daten kommen mit 1MBaud rein... und der MSP ist nur mit 
8MHz getakt. Wird also, was die UART-Kommunikation betrifft im 
Grenzbereich betrieben. Zum Übertragen von einem Byte (also 11 Bit mit 
Start und Stopp & Parity) werden nur 11µs benötigt. Erschwert wird das 
ganze dadurch, dass Timer laufen, deren Interrupt absolute Priorität 
hat...

Autor: Ampfing (Gast)
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Wenn Du vorher nicht weißt, wie viele Bytes Du über die UART bekommst 
bringt Dir der DMA nichts.
Sinnvoll könnte man ihn einsetzen, wenn bei Deinem Protokoll z.B. das 
erste Byte festlegen würde, wie viele noch folgen. Dann könntest Du nach 
dem ersten Byte einen DMA aufsetzen, der Dich benachrichtigt, wenn alle 
Bytes empfangen wurden.

Dafür müsste man aber das Protokoll der Daten kennen.

MSP-Neuling schrieb:
> Wenn ich im Sizeregister die Größe meines Puffers angeben muss, dann
> frage ich mich, was passiert, wenn mein Schreibzeiger der DMA z.B. auf
> dem 250ten Element steht und nun kommt ein Datenstrom mit 40 Bytes
> rein!?
Woher weißt Du denn, wann der Datenstrom beendet ist?
Gib doch mal etwas mehr Infos bezüglich Deines Protokolls, sonst wird 
das nichts...

Autor: MSP-Neuling (Gast)
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Ampfing schrieb:
> Sinnvoll könnte man ihn einsetzen, wenn bei Deinem Protokoll z.B. das
> erste Byte festlegen würde, wie viele noch folgen. Dann könntest Du nach
> dem ersten Byte einen DMA aufsetzen, der Dich benachrichtigt, wenn alle
> Bytes empfangen wurden.

Von diesem Problem komme ich ja her. Das Auswerten des empfangen Bytes 
(Aufruf einer Statemachine) und paramterieren der DMA dauert zu lange 
(länger als 11µs), dann gehen mir wieder Bytes im RX Puffer verloren ...

Ampfing schrieb:
> Woher weißt Du denn, wann der Datenstrom beendet ist?
> Gib doch mal etwas mehr Infos bezüglich Deines Protokolls, sonst wird
> das nichts...

Das sind Zeitschlitze in denen die Teilnehmer senden dürfen, wie und was 
sie wollen.

Autor: Ampfing (Gast)
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MSP-Neuling schrieb:
> Von diesem Problem komme ich ja her. Das Auswerten des empfangen Bytes
> (Aufruf einer Statemachine) und paramterieren der DMA dauert zu lange
> (länger als 11µs), dann gehen mir wieder Bytes im RX Puffer verloren ...
Und wie bitte willst Du die Daten - wenn sie z.B. per DMA übertragen 
wurden - auswerten, wenn Du nichtmal Zeit hast ein Byte auszuwerten und 
nen DMA aufzusetzen?

MSP-Neuling schrieb:
> Das sind Zeitschlitze in denen die Teilnehmer senden dürfen, wie und was
> sie wollen.
Dann könnte es z.B. so gehen: Zu Beginn des Zeitschlitzes setzt Du den 
DMA mit der maximal zulässigen Bytezahl auf (mit Destination-Address == 
Anfang des Puffers). Am Ende des Zeitschlitzes rechnest Du Dir aus, wie 
viele Bytes zu bekommen hast und verarbeitest diese.

Allerdings brauchst Du dann für jeden Teilnehmer einen extra Puffer mit 
der maximal zulässigen Datengröße, da Du ja bei Beginn nicht weißt, wie 
viele Daten Du bekommst.

MSP-Neuling schrieb:
> Wenn ich im Sizeregister die Größe meines Puffers angeben muss, dann
> frage ich mich, was passiert, wenn mein Schreibzeiger der DMA z.B. auf
> dem 250ten Element steht und nun kommt ein Datenstrom mit 40 Bytes
> rein!?
Genau das darf nicht passieren - deswegen pro Teilnehmer ein extra 
Puffer!

Autor: MSP-Neuling (Gast)
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Ampfing schrieb:
> Und wie bitte willst Du die Daten - wenn sie z.B. per DMA übertragen
> wurden - auswerten, wenn Du nichtmal Zeit hast ein Byte auszuwerten und
> nen DMA aufzusetzen?

Wie meinst du das? Wenn die DMA die Daten vom RX-Puffer entgegennimmt, 
kann doch die CPU in der Zwischenzeit diese Daten und die 
Timerinterrupts abarbeiten ...

Ampfing schrieb:
> Dann könnte es z.B. so gehen: Zu Beginn des Zeitschlitzes setzt Du den
> DMA mit der maximal zulässigen Bytezahl auf (mit Destination-Address ==
> Anfang des Puffers). Am Ende des Zeitschlitzes rechnest Du Dir aus, wie
> viele Bytes zu bekommen hast und verarbeitest diese.

Also soll ich die DMA über die Zeitschlitze managen?

Ampfing schrieb:
> Genau das darf nicht passieren - deswegen pro Teilnehmer ein extra
> Puffer!

Ähm. 24 * 256 Bytes, dass wären 6 kByte RAM nur für die Puffer! Hab nur 
4 KB in Summe!

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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Das klingt nach Designfehler.

Autor: MSP-Neuling (Gast)
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Rufus Τ. Firefly schrieb:
> Das klingt nach Designfehler.

Und wo soll man deiner Meinung nach ansetzen und was wie optimieren?

Autor: Ampfing (Gast)
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MSP-Neuling schrieb:
> Wenn die DMA die Daten vom RX-Puffer entgegennimmt,
> kann doch die CPU in der Zwischenzeit diese Daten
Und woher weiß die CPU, ob die Daten gültig sind?

MSP-Neuling schrieb:
> Also soll ich die DMA über die Zeitschlitze managen?
Wäre eine Möglichkeit.
Andere Möglichkeit: Du setzt den DMA immer mit Deiner Puffergröße auf. 
Wenn der DMA-Interrupt kommt setzt Du ihn neu auf und lässt ihn wieder 
den Puffer füllen. Dann musst Du aber sicherstellen, dass Du die Daten 
verarbeiten kannst, bevor diese überschrieben werden! Und dann bist Du 
wieder bei meiner oben gestellten Frage (nach der Gültigkeit der 
Daten)...

Wie lang dauert Deine Datenverarbeitung?

MSP-Neuling schrieb:
> Ähm. 24 * 256 Bytes, dass wären 6 kByte RAM nur für die Puffer! Hab nur
> 4 KB in Summe!
Dann nimm z.B. zwei Puffer, die Du abwechselnd schreibst. Musst Dir dann 
eben merken, welcher Teilnehmer welchen Puffer gefüllt hat.

MSP-Neuling schrieb:
> Und wo soll man deiner Meinung nach ansetzen und was wie optimieren?
Z.B. erstmal darstellen, was Dein bisheriges Design ist und wo es an 
Probleme stößt.

Autor: Christian R. (supachris)
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MSP-Neuling schrieb:
> Wenn die DMA die Daten vom RX-Puffer entgegennimmt,
> kann doch die CPU in der Zwischenzeit diese Daten und die
> Timerinterrupts abarbeiten ...

Ich glaube du stellst dir den DMA da falsch vor. Während einer DMA 
Transaktion ist die CPU deaktiviert, weil immer nur einer auf den RAM 
zugreifen kann. Bei Single Transfers geht DMA schneller als Interrupt, 
das ist richtig, aber da musst du vorher genau wissen, wieviele Daten 
kommen, sonst müsstest du dir auch wieder nach jeden DMA Single Transfer 
einen Interrupt geben lassen.
Im Block Transfer Modus ist die CPU komplett angehalten, bis alle Daten 
übertragen sind. Im Burst Block Modus werden immer 4 Byte/Worte 
übertragen und dann kann die CPU 2 MCLK Zyklen machen usw.

Es kann nicht gleichzeitig ein DMA Transfer stattfinden und die CPU 
normal arbeiten. Ich glaube, das ist dein Denkfehler hierbei.

Autor: MSP-Neuling (Gast)
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Uff! - Housten we've a problem!

Muss mich mal mit meinem Betreuer in Verbindung setzen, was der meint...

Dank euch für eure Hilfe bis jetzt.

Autor: AMD DMA (Gast)
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Ich glaube das ist einfach generell ein Problem, weil es auch für mich 
immer so dargestellt wurde als könnte die CPU nebenbei andere Dinge tun. 
Von einigen Leute hört man sogar Dinge wie "die DMA nutzt die freien 
Zyklen der CPU zu Übertragung". Ab wann ist es eigentlich sinnvoll die 
DMA zu verwenden bzw. bringt es Vorteil, wenn man durch Interrupts immer 
wieder ein mal die selbe Adresse auszuließt und in einen festen Bereich 
schreibt anstatt sie direkt zu kopieren? (Selbe Adresse mit 
unterschiedlichem Inhalte natürlich^^)

Autor: Dennis (Gast)
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AMD DMA schrieb:
> die DMA nutzt die freien
> Zyklen der CPU zu Übertragung

Aber wann hat eine CPU denn bitte "freie Zyklen" ? Irgendwas macht sie 
doch immer - und wenn sie sich in einer Schleife einfach nur im Kreis 
dreht.

Autor: A. K. (prx)
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Dennis schrieb:

> Aber wann hat eine CPU denn bitte "freie Zyklen" ? Irgendwas macht sie
> doch immer - und wenn sie sich in einer Schleife einfach nur im Kreis
> dreht.

Das DMA nimmt sich diese Zyklen, egal ob die CPU grad auch will. Ein 
anderer Begriff für diese Methode nennt sich "cycle stealing". 
Vielleicht wirds dann klarer.

Hat auch zur Folge, dass taktgenaues Timing von Portzugriffen und 
aktives DMA nicht gut harmonieren.

Autor: AMD DMA (Gast)
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Vielleicht hat ja mal einer Lust den Artikel dahingehen klarer zu 
gestalten.  Ich denke hier greift wieder das Problem dass die Ersteller 
einfach zu viel Ahnung haben und Dinge als logisch voraussetzen die dann 
hier immer wieder die gleichen Fragestellungen aufwerfen.

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