基于AHB总线协议的DMA控制器设计

摘要

直接存储器数据存取(Direct Memory Access，DMA)技术是一种具有高速度、高效率等特点的进行模块间数据传送方式的数据传输技术。进行DMA类型的数据传送任务时，设计者需要设计一个DMA控制器作为传送过程中控制流程的主控制器。在起始数据传送任务的过程前，CPU(Central Processing Unit，中央处理器)需要对DMA控制器进行任务初始化的信息配置，接下来DMA控制器即可根据配置信息直接进行对应存储地址上数据的读写操作，而不再需要CPU干预。因此，这种传送方式极大的节省了CPU的资源，进而极大的提高了数据传送的效率。在CPU运行速率越来越快，系统内数据传送的行为越来越多、越来越复杂的前提下，DMA控制器的研究和设计将成为提高系统性能的重中之重。 本文旨在设计一个基于AHB(Advanced High-performance Bus，高性能总线)协议的DMA控制器。首先通过查阅资料了解了国内外目前内存访问技术的发展大势，通过对AHB总线协议的深入学习概述了AHB总线协议的关键技术指标，并对DMA数据传送方式的基本原理做了深入的学习探讨；接下来根据前述对总线协议以及传送原理的理解，结合工程设计的实际需求，提出了功能完备的DMA控制器的设计方案；进一步根据设计方案对DMA控制器模块进行了系统功能子模块的划分，包括核心逻辑、状态机、接口模块等，并通过Verilog HDL语言对DMA控制器进行了详细的行为级描述。 设计完成后，在片上系统(System on Chip，SOC)下搭建验证平台，将设计代码集成到验证环境中，经过电子设计自动化(Electronics Design Automation，EDA)工具对代码进行编译后，对其子模块的行为级设计进行单独的功能和时序验证，多次调试、修改迭代后进而对顶层例化的模块进行整体的功能和时序仿真验证。验证结果表明，数据传送准确，信号传送时序符合设计指标，代码覆盖率结果为覆盖完全，DMA数据传送任务顺利完成。

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