基于AMBA总线的通用存控设计与实现

发布时间：2020-03-29 05:47

【摘要】：存储控制器是片上系统(SoC)芯片的重要组成部分,其功能与性能决定着SoC所支持的外部存储器的类型以及对外部存储器的访问速度。AMBA总线已成为SoC片上总线的事实标准之一,设计基于AMBA总线规范的存储器控制器具有较好的适用性。支持多种不同类型的存储器也是对存储控制器的基本要求。本文设计了一款基于AMBA总线的存储控制器,它能够支持多种类型的同步存储器和异步存储器。设计借鉴了Rudi通用存控和PrimeCell通用存控体系结构的特点,针对项目的实际需求,提出了一种基于AMBA-AHB总线规范的通用存控(EMI)的整体设计方案。EMI由AHB总线接口单元、命令译码单元和存储器接口单元组成。总线接口能够处理AMBA-AHB总线协议,接受总线命令,和总线进行数据交换;命令译码单元实现总线命令到存储接口命令的转换;存储器接口单元将各种不同类型存储器的控制逻辑分离成同步和异步两种类型分别进行控制,同步存储控制中实现了SDR-SDRAM和SBSRAM的控制逻辑,异步存控支持对ASRAM、ROM、FLASH等存储器的控制。EMI实现了对32b、16b、8b三种不同位宽的存储器的读写访问。EMI设计采用了异步FIFO,支持总线主机基于SPLIT回复传输机制,提高了总线利用率。本文对EMI进行了RTL级设计实现、验证、逻辑综合和优化。基于TSMC65LP的标准单元库工艺实现,典型工作频率为250MHz,面积93600um2,功耗3.633mW。对所做设计进行了逻辑模拟验证和FPGA仿真,结果表明设计的外部存储器接口功能正确,具有良好的兼容性,能够和工业标准的存储器无缝连接,满足设计需求。
【图文】：

AMBA总线,微处理器

图 1.1 基于 AMBA 总线的微处理器1.3 存储控制器相关研究1.3.1 CPU 中的存控发展状况通用 CPU 中，负责与外部存储器交换数据的存控部件都由主板上的现。而在嵌入式微处理器，例如 DSP（Digital Signal Processor，数字、ASIC（Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路），以控部件常常与 CPU 核、DMA（Direct Memory Access，直接存储器集成在一块芯片上，通过外部总线直接与存储器交换数据。这种负储器的存控部件也称为存储器接口。将存储器接口与处理器核集成上的方式能够有效提高数据吞吐带宽，降低系统功耗，减少板上布传输的干扰。 AMD 发布 Athlon 64 开始，可以发现 K8 平台几乎所有主板都采用而不是传统的南北桥设计。Athlon 64 的一个很重要的创新就是其首内部集成了内存控制器，，而传统的内存控制器都是在主板芯片组的

框图,可重构,芯片结构,媒体

但是不能用于控制动态存储器。它的内部控制逻辑非常精简有效够充分的利用存储器的读写带宽，但是通用性不强(不能用于控制动态存储制了其使用[20]。2002 年，ARM 公司推出了 PrimeCell Multiport Mcmory Controller，这是一正意义上的通用存储器控制器，可以用来控制各种静态存储器和各种动态存；而且因为采用了多个端口连接到 AHB 总线，在内部设置了 4 个 16 字高效器，访存延迟中的存储器控制器耗费小，存储器带宽利用率也很高。但是编够灵活，对各个片选可以外接的存储器类型和参数指标有所限制，而且编程太过于繁琐。1.1.4 课题来源本论文源于国家 863 重点项目“高性能嵌入式应用的可重构媒体处理器片设计和实现”。可重构媒体 SoC 芯片面向高性能媒体处理应用，内含可重理单元，支持高清电视标准媒体数据处理，其结构框图如图 1.2 所示。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP333;TN47

【相似文献】