基于AHB总线的DMA控制器分析与验证

摘要

随着半导体技术的不断发展和应用，以 IP(Intellectual Property，知识产权)复用和平台式设计为基础的片上系统（System On Chip，SOC）成为当今大规模集成电路的发展方向。直接存储存取（Direct Memory Access）是SOC芯片中各模块直接进行大量数据传输的一种方式，在直接存储存取控制器(Direct Memory Access Controller，DMAC)的控制下完成存储器与外围设备、存储器与存储器之间的数据交换，CPU在数据传输过程中可以并行的进行其他的操作，从大量数据交换、分散数据的收集、慢速的外围设备的访问中解放出来，从而提高了CPU的利用率，进而提高了整个系统的性能。
　　本文在深入理解了 AHB总线协议和DMA技术原理的基础上，分析了一种DMAC设计理念，这种设计理念可以集成到以AHB总线为片上总线的SOC上。由于SOC可集成的模块越来越多，本文分析的DMAC包含了8个可编程的DMA通道，能够处理多个DMA传输请求。由于数据在AHB总线上传输，在总线接口方面，本文分析的DMAC包含1个用于CPU访问的AHB slave接口和支持多层AHB总线的用于 DMA数据接收和发送的2个 AHB master接口。本文分析的DMAC同时支持硬件和软件DMA请求，且支持多个外围设备同时发出DMA请求，通过硬件握手机制实现外设与DMAC的通信，通过传输中断逻辑实现中断的发出。为了适应各种传输情况，本文分析的DMAC支持多种传输模式、多种数据位宽、多种burst传输类型。为了提高传输效率，本文分析的DMAC以DMA数据块为基本数据单元，并且支持高效的scatter/gather DMA方式。
　　在SOC整个设计流程中，验证占有很大的比重。本文以现有的SOC验证平台为基础，介绍了软硬件协同的系统级验证方法。首先根据DMAC的功能，提出了功能验证点，然后编写相应的测试用例完成功能仿真。通过分析仿真波形，结果表明本文分析的 DMAC很好实现了预期的功能，能够高效的控制 SOC总线上各个模块之间的数据传输。最终结论得出 DMAC能够很好的集成到以 AMBA为片上总线的SOC架构中，并能大大提高SOC的数据处理能力。

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第一章 绪论

1.1 SOC技术概述

1.2 DMA概述

1.3 DMA技术的产生

1.4 DMA在SOC中的发展

1.5 课题的研究意义、内容及主要工作

1.6 本章小结

第二章 AMBA协议和DMA控制器原理

2.1 AMBA协议介绍

2.2 DMA控制器工作原理

2.3 本章小结

第三章 DMA控制器的分析

3.1 DMAC寄存器

3.2 DMAC AHB slave接口

3.3 DMAC通道

3.4 DMAC AHB master 接口

3.5 本章小结

第四章 DMA控制器的验证

4.1 基于功能点的验证

4.2 验证环境和平台

4.3 验证结果分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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