嵌入式DSP中DMA的设计与实现

论文摘要

在嵌入式数字处理器（DSP）中,片内外设是其必不可少的功能部分,而直接存储器访问（DMA）是片内外设的重要部件。它极大提高了DSP在处理数据时的速度和效率,因此研究和设计高性能的DMA对于研制高性能DSP处理器具有重要的意义。X-DSP是自行研制的一款16位定点低功耗DSP,本论文针对X-DSP的DMA展开研究,采用全定制的设计方法,设计并实现了一款高性能的DMA,并进行了系统级的模拟和验证,结果正确。投片验证表明,该DMA部件能在100MHz的主频下正常稳定地运行,满足了X-DSP总体设计要求。本课题研究的主要内容和成果包括以下几个方面:1.根据X-DSP的设计要求,对DMA的原理和体系结构进行了深入的分析和研究,提出了一种6通道高性能DMA的方案,能同时跟踪6个传输现场。2.采用模块化设计方法,完成了DMA的逻辑设计,并对其中关键电路进行重点的分析。3.采用全定制的设计方法,对布局规划和全局版图的设计都进行了详细的介绍,并对版图进行了分析和验证。结果满足设计的要求,达到了较小的延时和面积。4.采用层次化验证方法,先进行模块级的功能验证,然后进行全芯片系统级的模拟和验证。结果表明,该DMA完全满足X-DSP的设计要求。X-DSP已经成功投片,完全满足了设计的指标要求,也验证了作为其中一部分的DMA的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 DMA的相关研究
• 1.3 本文的主要内容
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 DMA总体设计
• 2.1 X-DSP简介
• 2.2 DMA的特点
• 2.3 DMA实现的主要功能
• 2.3.1 传输数据
• 2.3.2 DMA控制器对主机接口（HPI8）的支持
• 2.4 DMA总体结构
• 2.5 DMA的接口
• 2.6 DMA的主要模块的划分
• 2.7 DMA的工作流程
• 第三章 DMA主要功能模块的详细设计
• 3.1 存储器映射寄存器模块的设计
• 3.1.1 子地址寄存器的设计
• 3.1.2 寄存器子寻址模块的设计
• 3.1.3 通道优先级和使能控制器的设计
• 3.2 子寻址寄存器模块的设计
• 3.2.1 通道模块的设计
• 3.2.2 全局寄存器模块的设计
• 3.3 DMA仲裁器的设计
• 3.4 低功耗设计
• 3.4.1 节电模式对 DMA的影响
• 3.4.2 时钟管理
• 3.4.3 寄存器的低功耗设计
• 第四章 DMA的验证与分析
• 4.1 模拟验证方案
• 4.2 验证内容与结果
• 4.2.1 多帧模式
• 4.2.2 ABU模式
• 4.2.3 DMA控制器对增强型主机接口HPI8的支持
• 4.2.4 节电模式下的DMA的操作
• 第五章 DMA的版图设计与验证
• 5.1 单元版图设计
• 5.2 布局规划
• 5.3 全局版图设计
• 5.4 寄生参数的提取与验证
• 第六章 结束语
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文