DMA在嵌入式中很常用，使用中需要控制好cache一致性問題，最近專案出現了搬移資料異常的問題，再次明確了該問題的重要。

本文簡單介紹cache原理、DMA原理、DMA與cache一致性問題、專案中EDMA的使用、遇到的問題和解決方法。

1. Cache簡介

Cache，是CPU快取的簡稱，是位於CPU與記憶體（Memory）之間的臨時儲存器，與記憶體相比，它容量小、交換速度、價格昂貴，cache主要是為了解決CPU運算速度與記憶體讀寫速度不匹配的問題（CPU運算速度遠遠快於記憶體讀寫速度），cache中儲存CPU短時間內即將訪問的內容，跟cache相關的一個概念叫命中，即CPU訪問資料或呼叫程式碼時，先從cache中尋找（成功叫命中），失敗後再轉向memory，獲取的同時，也把它拷進Cache。只要Cache的空間與主存空間在一定範圍內保持適當比例的對映關係，Cache的命中率還是相當高的。一般規定Cache與記憶體的空間比為4：1000，即128kB Cache可對映32MB記憶體；256kB Cache可對映64MB記憶體。在這種情況下。命中率都在90％以上。

感興趣可以深入研究

1）Cache的3種基本結構和詳細原理：全相聯Cache、直接映像Cache、組相聯Cache。

2）CPU和Cache及主存之間讀寫方式：貫穿讀出式(Look Through)、旁路讀出式(Look Aside)、寫穿式(Write Through)、回寫式(Copy Back)

2. DMA簡介

當CPU需要處理大量資料時，為了防止將CPU的有限資源浪費在資料搬移，用獨立於CPU執行的DMA將資料從片外空間（DDR DRAM）搬進片內空間（L2SRAM），就可避開記憶體直接從快取中呼叫，從而加快讀取速度。

3.DMA和cache一致Edma3_CacheInvalidate性問題

該問題是指：cache中資料與記憶體中資料的不同步。由於快取存在於cpu與記憶體中間，所以任何外設對記憶體的修改並不能保證cache中也得到同樣的更新，DMA直接操作記憶體，與cache無關，所以進行DMA搬移和CPU處理資料的時候會出現兩個問題：

• • DMA 從片外讀取資料到片內供CPU使用（DDR->L2）。DMA 將外部資料直接傳到記憶體中，但cache 中仍然保留的是舊資料，這樣CPU在訪問資料時仍認為cache即記憶體資料，直接訪問快取將得到錯誤的資料。 
  • DMA 將CPU提供的片內資料寫到片外（L2->DDR）。CPU在處理資料時資料會先存放到cache中，此時cache中的資料有可能還沒來得及寫回到記憶體中的資料。如果這時DMA直接從記憶體中取出資料傳送到外設，外設將可能得到錯誤的資料。

4.使用中存在的問題

目的是用pingpong將DDR搬入L2，計算後再搬出去，原理如下圖，結果發現DDR Data Out中的資料有部分是錯誤的。

5.如何正確使用

錯誤的原因正是第3條中提出的兩點，為了正確進行DMA 傳輸，必須進行必要的cache 操作。EDMA3中cache 操作主要分為 flush(清理)和invalidate (作廢)。

• • Flush用在片內->片外時，DMA傳輸前告訴CPU將cache放入記憶體，保證DMA傳出的是CPU最新提供的資料；
  • Invalidate用在片外->片內時，CPU計算前告訴CPU直接從記憶體中獲取資料，保證CPU計算的是最新從DMA傳入的。

在上圖中即在1前使用Flush，告訴CPU計算最新的資料，在4後使用Invalidate，告訴CPU將記憶體重新整理以保證DMA搬移最新的資料。