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嵌入式DSP中DMA的设计与实现

作　者: 王同峰
导　师: 陈跃跃
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 软件工程
关键词: DMA 全定制功能验证系统级验证多通道
分类号: TP368.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

在嵌入式数字处理器(DSP)中,片内外设是其必不可少的功能部分,而直接存储器访问(DMA)是片内外设的重要部件。它极大提高了DSP在处理数据时的速度和效率,因此研究和设计高性能的DMA对于研制高性能DSP处理器具有重要的意义。X-DSP是自行研制的一款16位定点低功耗DSP,本论文针对X-DSP的DMA展开研究,采用全定制的设计方法,设计并实现了一款高性能的DMA,并进行了系统级的模拟和验证,结果正确。投片验证表明,该DMA部件能在100MHz的主频下正常稳定地运行,满足了X-DSP总体设计要求。本课题研究的主要内容和成果包括以下几个方面:1.根据X-DSP的设计要求,对DMA的原理和体系结构进行了深入的分析和研究,提出了一种6通道高性能DMA的方案,能同时跟踪6个传输现场。2.采用模块化设计方法,完成了DMA的逻辑设计,并对其中关键电路进行重点的分析。3.采用全定制的设计方法,对布局规划和全局版图的设计都进行了详细的介绍,并对版图进行了分析和验证。结果满足设计的要求,达到了较小的延时和面积。4.采用层次化验证方法,先进行模块级的功能验证,然后进行全芯片系统级的模拟和验证。结果表明,该DMA完全满足X-DSP的设计要求。X-DSP已经成功投片,完全满足了设计的指标要求,也验证了作为其中一部分的DMA的正确性。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章绪论  12-16
  1.1 课题的研究背景  12
  1.2 DMA的相关研究  12-14
  1.3 本文的主要内容  14
  1.4 论文的组织结构  14-16
第二章 DMA总体设计  16-25
  2.1 X-DSP简介  16-17
  2.2 DMA的特点  17
  2.3 DMA实现的主要功能  17-18
    2.3.1 传输数据  18
    2.3.2 DMA控制器对主机接口(HPI8)的支持  18
  2.4 DMA总体结构  18-20
  2.5 DMA的接口  20-21
  2.6 DMA的主要模块的划分  21-22
  2.7 DMA的工作流程  22-25
第三章 DMA主要功能模块的详细设计  25-51
  3.1 存储器映射寄存器模块的设计  25-32
    3.1.1 子地址寄存器的设计  25-27
    3.1.2 寄存器子寻址模块的设计  27-28
    3.1.3 通道优先级和使能控制器的设计  28-32
  3.2 子寻址寄存器模块的设计  32-46
    3.2.1 通道模块的设计  32-45
    3.2.2 全局寄存器模块的设计  45-46
  3.3 DMA仲裁器的设计  46-48
  3.4 低功耗设计  48-51
    3.4.1 节电模式对 DMA的影响  48
    3.4.2 时钟管理  48-49
    3.4.3 寄存器的低功耗设计  49-51
第四章 DMA的验证与分析  51-66
  4.1 模拟验证方案  51-53
  4.2 验证内容与结果  53-66
    4.2.1 多帧模式  54-62
    4.2.2 ABU模式  62-63
    4.2.3 DMA控制器对增强型主机接口HPI8的支持  63-64
    4.2.4 节电模式下的DMA的操作  64-66
第五章 DMA的版图设计与验证  66-74
  5.1 单元版图设计  66-68
  5.2 布局规划  68-70
  5.3 全局版图设计  70-71
  5.4 寄生参数的提取与验证  71-74
第六章结束语  74-76
  6.1 全文工作总结  74
  6.2 未来工作展望  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-79
攻读硕士期间发表的论文  79

嵌入式DSP中DMA的设计与实现

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