DMA设计实验题.doc

简单DMA设计实验题什么是DMA？DMA（DirectMemoryAccess），即直接存储器存取，是一种快速传送数据的机制。数据传递可以从适配卡到内存，从内存到适配卡或从一段内存到另一段内存。DMA技术的重要性在于，利用它进行数据传送时不需要CPU的参与，因而大大提高了数据传输速度。每台电脑主机板上都有DMA控制器，通常计算机对其编程，并用一个适配器上的ROM(如软盘驱动控制器上的ROM)来储存程序，这些程序控制DMA传送数据。一旦控制器初始化完成，数据开始传送，DMA就可以脱离CPU，独立完成数据传送。利用DMA传送数据的另一个好处是，数据直接在源地址和目的地址之间传送，不需要中间媒介。如果通过CPU把一个字节从适配卡传送至内存，需要两步操作。首先，CPU把这个字节从适配卡读到内部寄存器中，然后再从寄存器传送到内存的适当地址。DMA控制器将这些操作简化为一步，它操作总线上的控制信号，使写字节一次完成。这样大大提高了计算机运行速度和工作效率。要从适配卡到内存传送数据，DMA同时触发从适配卡读数据总线(即I/O读操作)和向内存写数据的总线。激活I/O读操作就是让适配卡把一个数据单位(通常是一个字节或一个字)放到PC数据总线上，因为此时内存写总线也被激活，数据就被同时从PC总线上拷贝到内存中。对于每一次写操作，DMA控制器都控制地址总线，通知应将数据写到哪段内存中去。DMA控制数据从内存传送到适配卡的方法与上面类似。对每一个要传送的单位数据，DMA控制器激活读内存和I/O写操作的总线。内存地址被放到地址总线上，像从适配卡到内存传送数据一样，以数据总线为通道，数据从源地址直接传送到目的地址。DMA从DMA请求线(DREQ)上接收DMA请求，正像中断控制器从中断请求线(IRQ)上接收中断请求一样。一个典型的从适配卡到内存的数据传送是这样进行的，首先，对DMA控制器编程，写入数据要到达的内存地址和要传送的字节数。适配器可以开始传送数据时，它将激活DREQ线，与DMA控制器连通。DMA控制器在与CPU取得总线控制权后，输出内存地址，发送控制信号，使得一个字节或一个字从适配器读出并写入相应内存中，然后更新内存地址，指向下一个字节(或字)要写入的地址，重复上面的操作，直至数据传送完毕。对控制器进行不同编程，就可以实现单字节传送(即每传送一个字节都要求一个DREQ信号)或块数据传送(即全部数据传送只需要一个DREQ信号)。1、DMA功能描述本实验要求设计实现一个简单的DMA控制器，具体功能如下：1 该DMA控制器有两套数据接口。一套用来配置DMA的各个寄存器，另一套用来传输数据。传输数据接口可并行对外发出读命令和写命令，更多信息见DMA使用说明的2.1.2节。2 DMA具有4个DMA通道（注1），各通道的触发相互独立，互不影响。但不同通道捕获的触发事件提交给传输控制器时具有固定优先级。更多信息详见DMA使用说明的2.1.1节。3 该DMA通过参数RAM来配置DMA传输方式，参数RAM的组织形式详见“参数RAM”。支持字节同步传输类型（A同步）和帧同步传输类型（AB同步）（注2）；支持源、目的地址索引传输（地址自增、自减和不变），源地址索引和目的地址索引相互独立。详见DMA使用说明的2.2节和2.3节。4 该DMA的参数RAM组支持LINK更新模式（即通过更新地址直接把一组参数更新到另一组参数），以便构造Ping-Pong传输、循环传输等其他复杂传输类型（注3）。详见DMA使用说明的2.3.6节。5 一次DMA传输完成，可对DSP核发出传输完成中断。传输完成中断配置信息详见DMA使用说明的2.3.2节。6 该DMA可设计成具有一定的容错机制（注4）。更多信息详见DMA使用说明的2.1节和2.3.3节。注意：以上红色显示的字和标注为“注1”、“注2”、“注3”和“注4”的地方，是DMA可做扩展的几个方向，大作业中做了扩展部分会有加分。关于4出标注的更多详细信息见附录中的各个部分。该DMA 输入输出框图如下图和下表所示。图1DMA控制器输入输出框图表1DMA控制器输入输出信号描述信号名输入输出位宽功能描述CLKinput1时钟信号Resetinput1复位信号Ctrl_W_DMALC_Write/Readinput1配置读/写选择信号，高电平为写，低电平为读Ctrl_W_DMALC_Validinput1配置读写有效信号，高有效Ctrl_W_DMALC_RReadyInput1配置读有效反馈信号Ctrl_B_DMALC_Addrinput15配置寄存器地址信号Ctrl_B_DMALC_WrtDatainput32配置写数据Memory_W_BC_RdReadyinput1存储器读准备好信号Memory_W_BC_RdValidinput1读数据返回有效信号（源端反馈的有效信号）Memory_W_BC_WrtReadyinput1写准备好信号（目的端反馈的准备好信号）Memory_B_BC_RdDatainput32读返回数据（读源端返回的数据）DMALC_W_Ctrl_RValidoutput1配置读返回有效信号DMALC_W_Ctrl_AReadyoutput1可接受配置的有效信号DMALC_W_ERREvtoutput1事件丢失错误中断DMALC_W_ErrorSetoutput1参数配置错误中断DMALC_W_TranCompIntoutput1传输完成中断DMALC_B_Ctrl_RDataoutput32读配置信息返回数据DMALC_B_TCCoutput6传输完成码DMALC_B_MissEvtoutput4事件丢失错误码DMATC_W_BC_Readoutput1源端读有效信号DMATC_W_BC_Writeoutput1目的端写有效信号DMATC_B_BC_RdAddroutput32源端读地址信号DMATC_B_BC_WrtAddroutput32目的端写地址信号DMATC_B_BC_WrtDataoutput32目的写数据Eventinput4触发事件输入注：如果没有设计容错机制，输出端口DMALC_B_MissEvt、DMALC_W_ERREvt和DMALC_W_ErrorSet就用不上了。2、参数RAM：参数RAM是一个32x 128的RAM结构存储体。表2 DMA参数RAM目录PaRAM组编号偏移地址参数04000h到401FhPaRAM 014020h到403FhPaRAM 124040h到405FhPaRAM 2314EE0h到4EFFhPaRAM 31注：默认参数RAM的首地址从4000h开始。如果没有LINK功能，则有多少个通道就需要多组参数RAM组，如果有LINK功能，参数RAM组数应多于通道数，在这里要求有32组参数RAM组。每组参数RAM都是由8个32位的字或32字节组成，如图2和表3所示。OPTSRCBCNTACNTDSTDSTBIDXSRCBIDXBCNTRLDLINKDSTCIDXSRCCIDXRsvdCCNT图2 DMA PaRAM结构表3 DMA通道参数RAM 描述地址偏移（字节）缩写词参数描述0hOPT通道选项传输配置项4hSRC源地址数据来源的首字节地址8hACNT一维计数值无符号数，计阵列连续字节数。有效值从1到65535BCNT二维计数值无符号数，计阵列连续字节数。有效值从1到65535ChDST目的地址传输数据的目的地址10hSRCBIDX源BCNT索引值有符号数，同一帧中源阵列间的偏移量。有效值从-32768到32767DSTBIDX目的BCNT索引值有符号数，同一帧中源阵列间的偏移量。有效值从-32768到3276714hLINK连接地址参数连接地址，值为FFFFh时为无效连接BCNTRLDBCNT重载值当BCNT为0时重载BCNT，只用在A同步模式中18hSRCCIDX源CCNT索引值有符号数，同一帧中源阵列间的偏移量。有效值从-32768到32767。注意A同步和AB同步时的不同DSTCIDX目的CCNT索引值有符号数，同一帧中源阵列间的偏移量。有效值从-32768到32767。注意A同步和AB同步时的不同1ChCCNT三维计数值无符号数，计块中帧数。有效值从1到65535RSVD保留位保留关于参数组的更多信息，详见DMA使用说明的2.3节。3、附录3.1、注1：实际使用的DSP中，一般都有十几个DMA通道。TMS320C6678系列DSP芯片的单个DMA控制器就有64个DMA通道。在此，我们可以把4个DMA通道扩展成8个或者16个DMA通道（在本次实验中，最多扩展到16个DMA通道，如果同学想做更多的尝试，可以在课后做更多的扩展。但应注意，把通道做更多扩展的同时，也要增加参数RAM组数）。