YHFT-Matrix高性能DSP软核中DMA控制器的设计与验证

摘要

YHF T-Matr ix是国防科大研发的具有自主知识产权的面向无线通信、视频和图像处理的高性能浮点DSP(Digital Signal Processor)软核。为解决DSP的数据供给问题，本文设计了一个功能强大的搬移数据的部件——直接存储器访问控制器(Direct Memory Access Controller，DMAC)。本文主要工作和成果包括：
　　1．深入分析该 DSP的体系结构和应用需求，完成了一个多通道多总线的DMA控制器的整体结构设计，并对DMA控制器的地址作了参数化设计。
　　2．为满足核内的向量存储器和核外存储器的通信需求，本文设计了两个高低优先级的通用通道。它们支持矩阵转置操作，解决了现有DSP不能直接支持矩阵转置操作的难题。并且它们具有通道链接和参数连接的功能，能够满足某些复杂数据流的传输需求。
　　3．为满足VM、ASRAM、DDR3和从天线收发数据的专用外设的通信需求，本文设计了AX I专用通道。它既可与AXI主机相连，也可与AXI从机相连，使用灵活。
　　4．为满足仿真/调试部件ET对DSP存储空间的读写需求，本文设计了一个ET专用通道。它支持多个数据的读写并且寻址方式多样，便于以后ET功能的扩展。
　　5．为保证设计的功能正确性，本文采用模拟验证和基于断言的验证两种验证方法对设计进行了充分验证。模拟验证分为模块级、部件级和系统级三个层次，统计的代码覆盖率满足要求。基于断言的验证对接口协议和总线仲裁进行了验证。验证结果表明，DM A控制器的功能正确，满足系统设计要求。
　　6．基于45nm工艺库对设计进行了逻辑综合。综合结果表明，DMA控制器工作频率可达到800MHz以上，总面积为165411.5um2，总功耗为65.97 mW，达到了预期设计目标。

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第一章 绪论

1 .1 课题研究背景及意义

1.2 DSP的特点和发展趋势

1.3 DM A技术相关研究

1 .4 IP核概述

1 .5 本文主要研究内容

1 .6 论文的组织结构

第二章 DMA控制器整体设计

2 .1 数据通路需求分析

2 .2 总线互连标准的选择

2.3 DM A控制器整体设计

2.4 DM A控制器总线仲裁设计

2 .5 本章小结

第三章 DMA控制器通用通道设计

3 .1 通用通道整体结构设计

3 .2 通用通道特点

3 .3 通用通道各子模块设计

3 .4 本章小结

第四章 DMA控制器专用通道设计

4.1 AXI专用通道设计

4.2 ET专用通道设计

4 .3 本章小结

第五章 功能验证

5 .1 模拟验证

5 .2 基于断言的验证

5 .3 本章小结

第六章 逻辑综合

6 .1 逻辑综合流程

6 .2 逻辑综合结果分析

6 .3 本章小结

结束语

7 .1 工作总结

7 .2 工作展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果