YHFT-DX中DMA控制器的设计与实现

论文摘要

随着数字信号处理技术的不断发展和应用,现代DSP中将面临大量而频繁的数据传输,为了节约CPU的资源开销,这就对DSP处理器中DMA控制器提出了更高的性能要求,因此,设计并实现一款高性能DMA控制器具有极其重要的意义。YHFT-DX处理器是国防科大自主设计的一款高性能32位DSP芯片,其工作主频可达300MHz。本文针对该款DSP芯片的总体结构和性能需求,采用半定制的设计流程,完成了该芯片中DMA控制器的逻辑设计、功能验证、逻辑综合和代码优化等工作。本文的主要研究内容包括:1.设计并实现了一款功能强大的DMA控制器。该部件包含4个普通的可配置通道和一个专用于主机的辅助通道;可支持突发模式访问、事件触发模式访问和分裂操作等多种传输模式,并可采用全局寄存器和通道寄存器相结合的配置方式实现各种传输模式下的数据传输。2.为了解决DMA控制器计算地址过程中组合逻辑路径过长的技术难题。在设计中,采用了有限状态机的设计思路,实现了对传输逻辑的控制。并借鉴流水线的思想,利用有限状态机本身的特点,通过提前获得操作数,达到了减少延时开销的目的。3.为了保证DMA控制器的功能正确性,对DMA控制器采用不同的验证策略,开发了一套相对完备的测试码,完成了DMA控制器的功能验证和时序验证。4.完成了DMA控制器的逻辑综合和优化。经过数次的优化迭代过程,最终实现了预期的设计目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 DSP 芯片的发展、特点及趋势
• 1.1.1 DSP 芯片的发展
• 1.1.2 DSP 芯片的特点
• 1.1.3 DSP 芯片的趋势
• 1.2 微处理器中的DMA 技术
• 1.2.1 DMA 技术原理
• 1.2.2 DMA 技术的发展
• 1.2.3 DMA 技术的特点
• 1.3 课题研究内容及意义
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 YHFT-DX DMA 控制器总体设计
• 2.1 YHFT-DX 体系结构
• 2.1.1 YHFT-DX 内核
• 2.1.2 YHFT-DX 外设
• 2.2 DMA 的功能需求
• 2.3 DMA 的工作流程
• 2.4 DMA 的实现结构与接口协议
• 2.4.1 DMA 的实现结构
• 2.4.2 DMA 与HPI 接口协议
• 2.4.3 DMA 与IPM 接口协议
• 2.4.4 DMA 与IDM 接口协议
• 2.4.5 DMA 与EMIF 接口协议
• 2.4.6 DMA 与外设空间接口协议
• 2.4.7 DMA 与各部件接口时序关系
• 2.5 DMA 的功能模块划分
• 2.6 本章小结
• 第三章 DMA 控制器的逻辑设计
• 3.1 DMA 总线处理机制的设计
• 3.2 普通通道模块的设计
• 3.2.1 DMA 控制寄存器通路的设计
• 3.2.2 DMA 工作机制的设计
• 3.2.3 DMA 数据通路的设计
• 3.3 通道仲裁模块设计
• 3.3.1 外设应答机制设计
• 3.3.2 通道优先级仲裁设计
• 3.3.3 FIFO 控制机制设计
• 3.4 辅助通道模块设计
• 3.5 中断机制的设计
• 3.6 本章小结
• 第四章 DMA 控制器的验证与分析
• 4.1 DMA 控制器验证内容
• 4.2 DMA 控制器的模拟验证
• 4.2.1 DMA 控制器的模块级功能验证
• 4.2.2 DMA 控制器的部件级功能验证
• 4.2.3 DMA 控制器的芯片级功能验证
• 4.3 DMA 控制器的FPGA 仿真验证
• 4.3.1 FPGA 验证环境的构建
• 4.3.2 FPGA 验证方案的设计
• 4.3.3 验证步骤
• 4.4 验证码开发
• 4.5 验证的批处理
• 4.6 验证结果及结果分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 DMA 控制器的综合
• 5.1 代码风格
• 5.2 模块划分
• 5.3 综合策略
• 5.4 设计约束
• 5.5 综合优化结果
• 5.6 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果