X-DSP中DMA从机模块及内部总线控制器设计与实现

【摘要】：随着数字信号处理技术的发展,DSP(Digitial Signal Processor)芯片越来越广泛地应用于计算密集型的领域。这一领域的信号复杂,信号实时处理要求高,因此它们对DSP芯片的性能提出了更高的要求,特别是对提供高速数据通路、搬移组织数据的DMA控制器。DSP性能需求的提高导致芯片上挂载的外设种类和数量越来越多。为了不增加硬件开销,同时尽可能降低对DSP内核正常计算的影响,这些外设访问核内存储一般复用直接存储访问(Direct Memory Access,DMA)的访存通路。因此,DMA需要在以主机模式高速搬移数据的同时,也能以从机模式高效地处理被动接收到的外设发起的访存请求。本文研究的课题来源于我校微电子与微处理器研究所承担的高性能X-DSP项目,介绍了作者在此项目中有关DMA的研究和工作贡献。本文的具体内容如下。1、了解DSP发展历程,分析了DSP发展趋势,探讨了DSP结构特点和DMA相关研究。结合X-DSP的体系结构、存储结构和外设需求,设计了DMA的整体结构,确定了DMA的基本功能和传输参数。2、根据请求输入特点以及DMA与向量存储(AM)、标量存储(SM)和DSP节点访问控制器之间的通信协议,完成了DMA从机模块的设计与实现,其包括数据返回和外部请求缓冲模块以及专用物理通道模块。3、依据集中式仲裁机制,DMA内部总线分为读总线和写总线,同时结合DMA输出端口的种类,把其划成5套;并根据各总线的功能,分别设计了各个总线的仲裁策略;结合核内AM存储、核内SM存储和DNAC部件的功能和结构特点,分别合理设计了AM总线、SM总线、本地总线和远程总线的输出协议。按照功能验证的步骤,搭建验证平台对DMA从机模块进行验证,遵照验证计划列出的功能点对从机模块做了充分的验证,结果表明所有功能点通过验证,且代码覆盖率指标满足验证要求。在RLT Compiler综合环境下,使用40nm工艺库,对从机模块进行了综合。综合结果显示该设计的时序、面积和功耗达到了设计指标。通过实测,专用物理通道传输速率均能接近其理论峰值。
【关键词】：DSP DMA 从机 内部总线 设计 实现
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP332