基于AMBA总线协议的增强型DMA控制器的设计

发布时间：2017-07-07 12:05

  本文关键词：基于AMBA总线协议的增强型DMA控制器的设计

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【摘要】：随着计算机技术的迅猛发展,应用设备之间数据交换量和交换频率不断增大,这对内存的访问效率提出了更高的要求。直接数据存取(Direct Memory Access, DMA)技术是一种不消耗处理器资源的可靠的数据传输方法。目前,大规模集成电路片上系统(System on Chip, SoC)大多会采用DMA技术,而且通道数目也越来越多。随着半导体工艺的高速发展,很多厂家甚至直接生产DMA控制器的IP (Intellectual Property)核。DMA技术在SoC系统中的地位越来越重要,是内核和外部设备间数据交换的纽带,能够极大提高SoC系统的运行效率,所以设计一款功能强大的兼容性较好的DMA控制器IP核是非常必要的。本文主要以SoC中存储器访问为研究主题,深入分析了目前国内外内存访问的发展趋势，研究了SoC系统和AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture)总线协议,合理地运用DMA技术,完成了基于AMBA总线协议的增强型DMA控制器的设计。本文设计的DMA控制器有16个通道,每个通道支持31个硬触发请求和1个软触发请求。与一般DMA控制器不同,本DMA控制器的通道参数基于RAM存储,而且支持链接传输。本文阐述了DMA控制器的整体功能、性能和结构,详细描述了DMA控制器每个功能模块的设计,包括功能模块中的核心逻辑、关键状态机等。在SoC系统验证平台下,对DMA控制器进行功能仿真验证；在SMIC的0.13μm工艺库下进行综合,DMA控制器AHB (Advanced High Performance Bus)总线时钟频率能达到333MHz,面积为257904μm2；最后在Xilinx公司的Virtex7系列xc7vx485t-2ffgl761开发板上对设计进行FPGA板级验证。经过验证,DMA控制器功能完善,性能可靠,完全达到设计的功能和性能要求,可以应用在SoC系统中,实现存储器间数据搬移操作,吞吐率可达5.3Gbps,极大地提高系统的工作效率。
【关键词】：DMA控制器 数据传输 AMBA 片上系统 现场可编程门阵列
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP336;TP332
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景与意义8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.3 研究内容与设计指标10-11
• 1.3.1 研究内容10-11
• 1.3.2 设计指标11
• 1.4 论文结构11-14
• 第二章 相关技术分析14-22
• 2.1 AMBA总线协议14-19
• 2.1.1 AHB总线架构14-17
• 2.1.2 APB总线架构17-19
• 2.2 DMA技术19-20
• 2.3 DMA控制器与AMBA总线的关系20
• 2.4 本章小结20-22
• 第三章 DMA控制器的系统结构22-32
• 3.1 DMA控制器的整体架构及模块分析22-23
• 3.2 参数RAM和寄存器组23-26
• 3.3 DMA控制器的传输特性26-30
• 3.3.1 DMA的初始化与启动26
• 3.3.2 DMA传输类型26-30
• 3.3.3 DMA操作30
• 3.4 本章小结30-32
• 第四章 DMA控制器的硬件设计与实现32-48
• 4.1 DMA控制器整体架构设计32
• 4.2 APB从机接口模块设计32-33
• 4.3 通道控制模块设计33-38
• 4.3.1 参数RAM34
• 4.3.2 RAM控制器34-36
• 4.3.3 通道触发译码36-38
• 4.4 传输控制模块设计38-44
• 4.4.1 主控模块设计38-42
• 4.4.2 地址产生逻辑设计42-44
• 4.5 中断控制模块设计44-45
• 4.6 AHB主机接口模块设计45-47
• 4.7 本章小结47-48
• 第五章 验证及结果分析48-60
• 5.1 功能仿真48-50
• 5.2 逻辑综合50-54
• 5.3 FPGA验证54-58
• 5.3.1 FPGA验证平台54-55
• 5.3.2 FPGA验证流程55-58
• 5.4 本章小结58-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 6.1 总结60
• 6.2 展望60-62
• 参考文献62-64
• 致谢64-66
• 攻读硕士学位期间发表的成果66

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 胡景华;基于AXI总线的SoC架构设计与分析[D];上海交通大学;2013年

2 陆沈敏;基于FPGA的电流比较仪式电桥[D];上海交通大学;2013年

3 耿剑波;基于AMBA总线的DMA模块的设计与验证[D];西安电子科技大学;2013年

4 刘洪涛;基于AMBA总线的DES/3_DES算法IP核的研究与设计[D];湖南大学;2011年

5 夏柯柯;嵌入式数字视频解码系统设计与实现[D];南京理工大学;2006年

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本文编号：530098