DSMC 开发指南

本文档基于瑞芯微官方文档 Rockchip_Developer_Guide_DSMC_CN.pdf（V1.0.0, 2024-06-14）整理，介绍 Rockchip DSMC（Double Data Rate Serial Memory Controller，双倍速率串行存储器控制器）的驱动配置与使用方法。

适用范围

• 芯片平台：RK3576
• 内核版本：kernel 6.10
• 读者对象：技术支持工程师、软件开发工程师

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一、名称解释

缩写	全称	说明
DSMC	Double Data Rate Serial Memory Controller	双倍速率串行存储器控制器
PSRAM	Pseudo Static Random Access Memory	伪静态随机存储器
DPRAM	Dual Port Random Access Memory	双向端口随机存取存储器

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二、概述

DSMC（双倍速率串行存储器控制器）通过命令、地址、数据线分时复用，数据上下沿传输，具有少引脚数、高带宽的特点。

关键特性：

• 数据线位宽支持 x8、x16
• 最多支持 4 个 chip select（CS0~CS3）
• 传输协议支持：
  • Hyperbus PSRAM
  • Xccela PSRAM
  • Local bus（从设备需使用 RK 开发的 slave 模型或协议相同）

PSRAM 支持厂家： Winbond、AP Memory、Cypress、ISSI 等。

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三、DSMC 驱动

3.1 驱动文件

文件路径	说明
drivers/memory/rockchip/dsmc-host.c	主要驱动程序
drivers/memory/rockchip/dsmc-controller.c	DSMC 控制器行为配置
drivers/memory/rockchip/dsmc-lb-device.c	DSMC Local bus 设备

3.2 DTS 节点配置

控制器节点

dsmc: dsmc@2a280000 {
    ...
    clock-frequency = <100000000>;      // DSMC 接口频率设置
    ...
    rockchip,ranges = <0x0 0x10000000 0x0 0x2000000>;
    rockchip,slave-dev = <&dsmc_slave>;

    dsmc_slave: dsmc_slave {
        compatible = "rockchip,dsmc-slave";
        rockchip,clk-mode = <0>;          // clk 模式，仅限 Local bus
        status = "disabled";

        // DQS DLL 延迟参数（4 个 CS，每个 CS 有 DQS0/DQS1）
        rockchip,dqs-dll = <0x20 0x20 0x20 0x20  0x20 0x20 0x20 0x20>;
        ...
    };
};

rockchip,ranges 含义：

• 配置从设备内存空间的基地址和大小
• 若外设是 PSRAM：每个 CS 分配对应大小的内存空间
• 若外设是 Local Bus：每个 region 分配对应大小的内存空间
• 不同 CS 内存空间大小不同时，配置最大的那个

PSRAM 从设备

psram {
    psram0 { status = "disabled"; };   // CS0 接 PSRAM 时设为 okay
    psram1 { status = "disabled"; };   // CS1 接 PSRAM 时设为 okay
    psram2 { status = "disabled"; };   // CS2 接 PSRAM 时设为 okay
    psram3 { status = "disabled"; };   // CS3 接 PSRAM 时设为 okay
};

驱动自动识别是 Hyperbus 还是 Xccela PSRAM。

Local Bus 从设备

每个从设备片选 CS 的访问空间可分成 1/2/4 个 region（均分）：

lb-slave {
    dsmc_lb_slave0: lb-slave0 {        // CS0 Local bus 设备
        status = "disabled";
        dsmc_p0_region: region {
            dsmc_p0_region0: region0 {
                rockchip,attribute = "Merged FIFO";  // FIFO 模式
                rockchip,ca-addr-width = <0>;        // 0: 32bit, 1: 16bit
                rockchip,dummy-clk-num = <1>;
                rockchip,cs0-be-ctrled = <0>;
                rockchip,cs0-ctrl = <0>;
                status = "disabled";
            };
            dsmc_p0_region1: region1 {
                rockchip,attribute = "No-Merge FIFO"; // 非合并 FIFO
                ...
                status = "disabled";
            };
            dsmc_p0_region2: region2 {
                rockchip,attribute = "DPRA";          // DPRAM 模式
                ...
                status = "disabled";
            };
            dsmc_p0_region3: region3 {
                rockchip,attribute = "Register";       // 寄存器模式
                ...
                status = "disabled";
            };
        };
    };
    // lb-slave1 / lb-slave2 / lb-slave3（CS1/2/3）...
};

Region 属性类型：

属性	说明
Merged FIFO	可合并 FIFO
No-Merge FIFO	不可合并 FIFO
DPRA	双端口 RAM
Register	寄存器空间

clk-mode 时钟行为：

值	说明
0	CS 拉高期间无时钟，拉低期间有时钟（默认）
1	无论 CS 如何变化，时钟一直有（作为参考时钟）；无法跑高频且 AC timing 可调参数不可用
2	CS 拉高和拉低期间都有时钟，但 CS 跳变沿前后会关闭几个时钟

3.3 内核配置

Symbol: ROCKCHIP_DSMC [=y]
Type  : bool
Prompt: Rockchip DSMC driver
Location:
  -> Device Drivers
    -> Memory Controller drivers (MEMORY [=y])
      -> Rockchip DSMC driver

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四、内核态对 DSMC 从设备内存的访问

4.1 调用驱动接口

驱动提供的操作接口：

struct rockchip_dsmc_device *rockchip_dsmc_find_dev(void);

static struct dsmc_ops rockchip_dsmc_ops = {
    .read            = dsmc_read,
    .write           = dsmc_write,
    .copy_from       = dsmc_copy_from,
    .copy_from_state = dsmc_copy_from_state,
    .copy_to         = dsmc_copy_to,
    .copy_to_state   = dsmc_copy_to_state,
};

接口说明：

• read / write — CPU 读写 DSMC 从设备内存
• copy_from — DMA 读取从设备内存，写入 host 端内存
• copy_to — DMA 从 host 端内存写入从设备内存

使用示例：

static void test(void)
{
    u32 cs;
    struct rockchip_dsmc_device *dsmc_dev;

    dsmc_dev = rockchip_dsmc_find_device_by_compat(rockchip_dsmc_get_compat(0));
    if (!dsmc_dev) {
        printk("error: can not find dsmc device\n");
        return;
    }

    for (cs = 0; cs < DSMC_MAX_SLAVE_NUM; cs++) {
        if (dsmc_dev->dsmc.cfg.cs_cfg[i].device_type == DSMC_UNKNOWN_DEVICE)
            continue;
        dsmc_dev->ops->write(dsmc_dev, cs, 0, test_addr, test_data);
    }
}

4.2 直接访问

CPU 或 master 可直接访问 DSMC slave memory 空间：

• 支持 Byte、half-word、word 的随机地址访问
• 支持 cacheable、uncacheable、write combine 映射方式

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五、用户态对 DSMC 的访问

5.1 通过特定节点访问

Local bus 使能时，驱动在 /dev/dsmc/ 下创建设备节点：

/dev/dsmc/cs0/region0   # CS0 的 region0 (Merged FIFO)
/dev/dsmc/cs0/region1   # CS0 的 region1 (No-Merge FIFO)
/dev/dsmc/cs0/region2   # CS0 的 region2 (DPRAM)
/dev/dsmc/cs0/region3   # CS0 的 region3 (Register)
...

访问步骤：

1. open() 打开对应 region 设备节点
2. mmap() 将设备内存映射到进程地址空间
3. 读写设备内存
4. munmap() 解除映射
5. close() 关闭文件描述符

代码示例：

const char *device_name = "/dev/dsmc/cs0/region0";
size_t wantbytes = 0x200000;

int memfd = open(device_name, O_RDWR | O_SYNC);
if (memfd == -1) {
    fprintf(stderr, "failed to open %s: %s\n", device_name, strerror(errno));
    exit(EXIT_FAILURE);
}

// O_SYNC + MAP_LOCKED = uncached 映射
void *buf = mmap(0, wantbytes, PROT_READ | PROT_WRITE,
                 MAP_SHARED | MAP_LOCKED, memfd, 0x0);
if (buf == MAP_FAILED) {
    fprintf(stderr, "failed to mmap: %s\n", strerror(errno));
    exit(EXIT_FAILURE);
}

// 读写 buf...
munmap(buf, wantbytes);
close(memfd);

5.2 直接访问

（通过物理地址映射等方式）

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六、DSMC Slave 内存空间分配

6.1 PSRAM

外接 PSRAM 颗粒时，每个 CS 对应一片独立的 PSRAM 存储空间。

6.2 Local bus

Local bus 模式下，每个 CS 的空间分成多个 region，各 region 有独立属性。

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七、DSMC Local Bus Host 与 Slave 的数据交互

7.1 FIFO

通过 FIFO 方式进行数据流传输，支持合并（Merged）和非合并（No-Merge）模式。

7.2 Register

通过寄存器读写进行控制和状态交互。

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参考资料

• 原始文档：Rockchip_Developer_Guide_DSMC_CN.pdf V1.0.0
• 瑞芯微官网：www.rock-chips.com