基于AMBA总线的高效多通道DMA的设计实现与验证

摘要

如今，电子产品已经成为人们日常生活中不可缺少的一部分，随着电子产品的不断发展，人们对产品性能的要求越来越高。目前市场上多数电子产品都采用片上系统(System on Chip，SOC)方式实现，直接存储器存取(Direct Memory Access，DMA)是一种SOC芯片中模块之间大数据量传输的控制方式，对芯片的性能提升起着至关重要的作用。传统单通道、功能单一的DMA已经不能满足芯片多模块多数据类型传输的需求。这就要求提供一种可支持多个模块之间同时进行独立数据传输，且可支持多种传输类型的DMA。DMA传输是在DMA控制器(DMA Controller，DMAC)控制下进行，设计DMA其根本是设计实现DMAC。
　　本文研究重点是有效实现一款多通道高效的DMAC。该DMAC作为总线上一个通用控制器模块，不仅可以支持芯片内部各模块之间的数据传输，而且可以高效率控制外围输入/输出(Input/Output，I/O)设备与芯片内部模块之间的数据传输，有效实现低速I/O设备与高速内部模块之间的数据交换。该DMAC同时可支持多种模块接入，并具有专门的硬件握手接口来控制外围设备传输。DMA方式可实现多种传输类型、多种数据宽度的传输，传输过程中地址变化方式可配，且当传输为突发(burst)传输时，可支持多种类型的突发传输。该DMAC在提供数据块传输的基础上，还可支持数据链表传输，该功能可以很好的满足一些音视频处理芯片的需求。
　　本文便用Verilog HDL语言实现该DMAC的设计。并用synopsys公司提供的VCS仿真工具，对设计进行编译仿真。同时，搭建验证平台，对设计的DMAC模块进行模块级验证和系统级验证，确保其功能的正确性，并进行FPGA仿真，最后将该模块进行DC综合。该模块实现了预期的功能，能进行高效数据传输。本文设计的DMAC能够高效的控制各种模块之间复杂的数据传输，对于高性能SOC芯片研究具有非常重要的实用价值。