基于AMBA總線的DMA控制器IP核設(shè)計

　　引言

　　隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，集成電路規(guī)模按照摩爾定律（微芯片上集成的晶體管數(shù)目每18個月翻一番）飛速提高，片上系統(tǒng)（SystemOnChip，簡稱SOC）技術(shù)成為國際超大規(guī)模集成電路的發(fā)展趨勢。在SOC系統(tǒng)設(shè)計中，為了能夠快速、穩(wěn)定的形成產(chǎn)品，IP核積累和復(fù)用技術(shù)逐漸成為各個芯片廠商的首選。在這樣的背景下，IP復(fù)用技術(shù)成為了集成電路設(shè)計的一個重要分支，很多設(shè)計廠商在購買其它公司的IP核的同時，也越來越重視本公司的IP核設(shè)計和積累。

　　DMA 控制器是常見的總線設(shè)備之一，很多廠商都有自己的DMA控制器IP核。比如嵌入式處理器的龍頭ARM公司就有自己的DMA控制器解決方案提供給客戶，另外像Freescale，F(xiàn)ujitsu等芯片制造廠商都有自己的解決方案。本文通過介紹一種基于ARM總線之一的AHB總線的DMA控制器的IP核設(shè)計，簡述了IP核設(shè)計的流程和需要重點注意的地方。

　　DMA控制器

　　功能描述

　　一般而言，DMA控制器的功能與結(jié)構(gòu)是由本單位特定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定的。但是作為IP而言，DMA控制器又要有其一般性。DMA是指外部設(shè)備直接對計算機存儲器進行讀寫操作的I/O方式。這種方式下數(shù)據(jù)的讀寫無需CPU執(zhí)行指令，也不經(jīng)過CPU內(nèi)部寄存器，而是利用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線，由外設(shè)直接對存儲器寫入或讀出，從而達到極高的傳輸速率。現(xiàn)在DMA也可以在內(nèi)存之間或是外設(shè)之間直接進行數(shù)據(jù)操作。DMA技術(shù)的重要性在于，利用它進行數(shù)據(jù)存取時不需要CPU進行干預(yù)，可提高系統(tǒng)執(zhí)行應(yīng)用程序的效率。利用DMA傳送數(shù)據(jù)的另一個好處是數(shù)據(jù)直接在源地址和目的地址之間傳送，不需要是中間媒介。

　　通用的DMA控制器應(yīng)具有一下功能：

　　1.編程設(shè)定DMA的傳輸模式及其所訪問內(nèi)存的地址區(qū)域。

　　2.屏蔽或接受外設(shè)或軟件的DMA請求。當(dāng)有多個設(shè)備同時請求時，還要進行優(yōu)先級排隊，首先響應(yīng)最高級的請求。

　　3.向CPU或總線仲裁設(shè)備提出總線請求。

　　4.接收總線響應(yīng)信號，接管總線控制。

　　5.在DMA控制器的管理下實現(xiàn)外設(shè)和存儲器、外設(shè)和外設(shè)或存儲器之間的數(shù)據(jù)直接傳輸。

　　6.在傳輸過程中進行地址修改和傳輸量計數(shù)。當(dāng)要求的數(shù)據(jù)傳送完后，撤銷總線請求，交還總線控制權(quán)。

　　總而言之，DMA控制器一方面可以接管總線，直接在I/O接口和存儲器之間進行讀寫操作，即可以像CPU一樣視為總線的主設(shè)備，這是DMA與其它外設(shè)最根本的區(qū)別;另一方面，作為一個I/O器件，其DMA控制功能正式通過初始化編程來設(shè)置的。當(dāng)CPU對其寫入或讀出時，它又和其它的外設(shè)一樣成為總線的從屬器件。

　　而作為專用的DMA控制器又會有其特定的功能要求。比如對于AHB總線而言，需要支持Burst操作。另一方面，現(xiàn)在多數(shù)支持操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)或計算機系統(tǒng)都使用虛擬內(nèi)存技術(shù)。這一技術(shù)的使用使得在操作系統(tǒng)層面上看到內(nèi)存地址與物理地址間并非一一映射，操作系統(tǒng)層面上連續(xù)的內(nèi)存地址在真實的物理內(nèi)存上并不一定連續(xù)。但是DMA控制器并不一定了解這一現(xiàn)象。為了解決這一問題并提高傳輸效率，多數(shù)在高級嵌入式系統(tǒng)中使用的DMA控制器支持分散/集合LLI（LogicLinkItem）技術(shù)。

　　設(shè)計指標(biāo)本

　　DMA控制器的主要指標(biāo)如下：

　　$16個DMA通道，其中6個為獨立的軟件通道，另10個為軟硬件復(fù)用的通道。

　　$DMA讀數(shù)據(jù)與寫數(shù)據(jù)獨立進行。

　　$各通道獨立編程，獨立初始化。

　　$支持軟件復(fù)位。

　　$全面支持AHB總線協(xié)議。

　　$支持LLI技術(shù)。

　　總體設(shè)計

　　DMA控制器主要包括以下幾個模塊，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　基于AMBA總線的DMA控制器IP核設(shè)計

　　$APB接口模塊：該部分主要實現(xiàn)APB總線讀寫協(xié)議，并通過ARM配置DMA控制器的寄存器。

　　$控制寄存器模塊：該部分通過APB總線進行配置，獲得DMA控制器的控制信息。該模塊主要由命令控制寄存器、狀態(tài)寄存器和中斷寄存器組成。

　　$DMA控制狀態(tài)機模塊：本模塊是DMA控制器的核心部分，負責(zé)發(fā)起和中止每一次DMA傳輸，同時負責(zé)每次DMA傳輸過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

　　$通道模塊：該模塊包含了16個通道，其中10個是軟、硬件復(fù)用的，另外6個是軟件專用的。前者除了有常規(guī)的寄存器組外，還要負責(zé)檢測硬件的DMA傳輸請求;而后者則沒有這部分功能，但后者要支持LLI功能。常規(guī)的通道寄存器組由各個通道的源地址、目的地址、傳輸長度以及通道控制寄存器等組成。

　　$優(yōu)先級控制模塊：本模塊有狀態(tài)寄存器和請求寄存器。ARM通過編程確定各個通道的優(yōu)先級順序。當(dāng)有多個DMA請求同時出現(xiàn)的時候，通過此模塊確定哪個請求優(yōu)先被響應(yīng)。

　　$AHB總線接口模塊：本模塊負責(zé)實現(xiàn)AHB總線讀寫協(xié)議。

　　工作原理及流程

　　作為DMA控制器有其特殊性，主要體現(xiàn)在它既是總線的從設(shè)備，又是總線的主設(shè)備。因此，DMA控制器有兩個主要的狀態(tài)——空閑態(tài)與工作態(tài)。當(dāng)DMA控制器處于空閑態(tài)時，它就相當(dāng)于一個總線的從設(shè)備，受到ARM的管理與控制。ARM通過編程配置DMA控制器的寄存器。

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本文導(dǎo)航

第 1 頁：基于AMBA總線的DMA控制器IP核設(shè)計
第 2 頁：2

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dma(98907) dma(98907)
AMBA(14800) AMBA(14800)

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2021-05-07 06:10:12

如何設(shè)計一個基于Avalon總線接口的UPFC控制器IP核？

本文利用Altera公司的Quartus開發(fā)工具設(shè)計了一個基于Avalon總線接口的UPFC控制器IP核，以便于和NiosII組成一個完整的控制系統(tǒng)。

2021-04-08 06:25:12

開放核協(xié)議：IP核在SoC設(shè)計中的接口技術(shù)

時可能需要。為解決這些問題需要一個好的接口標(biāo)準(zhǔn)，一些大公司現(xiàn)在已有自己的IP核接口標(biāo)準(zhǔn)，比如Altera的Avalon，Atlantic、IBM的CoreConnect、ARM的AMBA等。因為核

2018-12-11 11:07:21

淺析DMA控制器與FSMC控制器

直接存儲器存取DMACPU太忙了，那DMA你來幫我吧，這樣很多事情CPU就不用停下來去管了。在DMA模式下，CPU只須向DMA控制器下達指令，讓DMA控制器來處理數(shù)據(jù)的傳送，數(shù)據(jù)傳送完畢再把信息反饋

2021-12-09 06:00:30

網(wǎng)線連接控制器的ip地址查詢

pc和一款控制器通過網(wǎng)線連接，arp-a命令查詢不到局域網(wǎng)內(nèi)有控制器的ip，請問有沒有什么方法可以查詢到控制器的ip地址？

2021-06-18 10:53:37

請問FPGA的高速多通道數(shù)據(jù)采集控制器IP核設(shè)計怎么實現(xiàn)？

本文介紹的在電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中信號采集模塊控制器的 IP核，是采用硬件描述語言來實現(xiàn)的。

2021-04-08 06:33:16

采用Avalon總線接口實現(xiàn)UPFC控制器IP核設(shè)計

一個基于Avalon總線接口的UPFC控制器IP核，以便于和NiosII組成一個完整的控制系統(tǒng)。1 UPFC控制器IP的主要功能UPFC控制器的IP主要用來輸出3路相位分別相差2π／3的正弦波

2019-06-03 05:00:05

DMA與DMA控制器

DMA(Direct Memory Access)的概念DMA方式不用處理器干預(yù)完成M與I/O間數(shù)據(jù)傳送。DMA期間系統(tǒng)總線由其它主模塊控

2008-12-09 11:03:56

基于Avalon總線的可配置LCD控制器IP核的設(shè)計

基于Avalon總線的可配置LCD 控制器IP核的設(shè)計本文討論了基于Avalon 總線流傳輸?shù)呐渲肔CD 顯示控制器IP 核的設(shè)計，根據(jù)自頂向下的設(shè)計思想，將IP 核進行層次功能

2010-02-09 09:34:44

IIC總線控制器IP核設(shè)計

本文詳述了一種基于AMBA總線接口的IIC總線控制器IP核設(shè)計，給出了該IP核的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及各個子模塊的詳細設(shè)計方法，并對該IP核進行了功能仿真、FPGA原型驗證，可測性設(shè)計以

2010-07-17 16:20:22

分層驗證法在基于AMBA系統(tǒng)中的應(yīng)用

分層驗證法在基于AMBA系統(tǒng)中的應(yīng)用在基于AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture，先進的微控制器總線體系結(jié)構(gòu))的系統(tǒng)中，用戶設(shè)計的模塊和第三方IP模塊與AMBA AHB(Advanced High-p

2009-03-28 17:05:15

704

基于AMBA總線的智能卡控制器設(shè)計

基于AMBA總線的智能卡控制器設(shè)計摘要：通過分析ISO/IEC 7816-3傳輸協(xié)議,設(shè)計該符合協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的接觸式智能卡控制器,實現(xiàn)對字符傳輸和塊傳輸這兩種不同傳輸方式的智能

2009-12-23 09:44:21

904

基于AMBA片上總線的片上系統(tǒng)

　　AMBA片上總線　　AMBA 2.0規(guī)范包括四個部分：AHB、ASB、APB和Test Methodology。AHB的相互連接采用了傳統(tǒng)的帶有主模塊和從模塊的共享總線　　，接口與互連功能分離，

2010-09-01 10:59:10

1957

基于AMBA總線的OCP-IP接口

本文討論了OCP-IP的協(xié)議與特點，設(shè)計了基于AMBA總線的OCP-IP接口，提出了一種IP自動封裝的方法，為IP核的集成和管理帶來極大的方便。

2011-05-19 10:07:43

10105

AMBA2.0總線IP核的設(shè)計與實現(xiàn)

AMBA2.0總線是由ARM公司提出的一種開放性的片上總線標(biāo)準(zhǔn)!它獨立于處理器和工藝技術(shù)!具有高速低功耗等特點!一經(jīng)推出就受到集成電路設(shè)計業(yè)界的普遍歡迎

2011-06-27 10:54:50

CAN總線控制器IP核代碼分析

本內(nèi)容寫出了CAN總線控制器IP核的代碼，并做出了詳細分析

2011-06-28 11:39:42

6113

AMBA總線IP核的設(shè)計

文章采用TOP-DOWN 的方法設(shè)計了 AMBA 總線IP 核!它包括AHB 和APB兩個子IP 核所有AMBA結(jié)構(gòu)模塊均實現(xiàn)了RTL級建模

2011-07-25 18:10:52

基于AMBA APB總線NandFlash控制器的設(shè)計

介紹了基于AMBA APB總線NandFlash控制器的設(shè)計，首先簡單介紹了NandFlash的一些特點，然后詳細介紹了NandFlash控制器的整體框架、具體功能及其內(nèi)部的數(shù)據(jù)通路。該控制器通過ModelSim進行了仿

2011-11-03 15:22:06

AMBA AXI總線學(xué)習(xí)筆記

AMBA AXI 總線學(xué)習(xí)筆記，非常詳細的AXI總線操作說明

2015-11-11 16:49:33

基于AMBA與WISHBONE的SoC總線橋KBar控制器的設(shè)計

基于AMBA與WISHBONE的SoC總線橋KBar控制器的設(shè)計_陳俊銳

2017-03-19 11:31:31

基于Avalon總線的非標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)控制器IP核設(shè)計_薛毅

基于Avalon總線的非標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)控制器IP核設(shè)計_薛毅

2017-03-19 11:33:11

總線概述之AMBA總線

高級微控制器總線結(jié)構(gòu)Advanced Microcontroller Bus Architecture（AMBA）定義了高性能嵌入式微控制器的通信標(biāo)準(zhǔn)。可以將RISC處理器集成在其他IP芯核和外設(shè)

2017-11-16 13:24:02

38554

AMBA片上總線在基于IP復(fù)用的SoC設(shè)計中的應(yīng)用

設(shè)計是最關(guān)鍵的問題。為此，業(yè)界出現(xiàn)了很多片上總線標(biāo)準(zhǔn)。其中，由ARM公司推出的AMBA片上總線受到了廣大IP開發(fā)商和SoC系統(tǒng)集成者的青睞，已成為一種流行的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)片上結(jié)構(gòu)。AMBA規(guī)范主要包括

2017-11-30 09:56:51

902

基于PCI Core的鏈?zhǔn)?b class="flag-6" style="color: red">DMA控制器設(shè)計

介紹一種基于PCI總線的高效鏈?zhǔn)?b class="flag-6" style="color: red">DMA控制器的設(shè)計與實現(xiàn)，用于高速寬帶的計算機外設(shè)接口。利用Altera公司的PCI核——PCI_MT32搭建基于此控制器的數(shù)據(jù)采集平臺，并成功應(yīng)用在DVB數(shù)據(jù)接收卡中。

2017-12-06 13:56:13

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NiosⅡ系統(tǒng)中DMA控制器的原理及應(yīng)用

DMA控制器是一種在系統(tǒng)內(nèi)部轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)的獨特外設(shè)，可以將其視為一種能夠通過一組專用總線將內(nèi)部和外部存儲器與每個具有DMA能力的外設(shè)連接起來的控制器。它之所以屬于外設(shè)，是因為它是在處理器的編程控制下來執(zhí)行傳輸?shù)摹?/div>

2017-12-07 08:51:27

2024

Crossbar的多通道DMA控制器設(shè)計

為了具體介紹本多通道 DMA 控制器的設(shè)計方案，下面首先對基于 Crossbar 的多通道 DMA 控制器的工作原理進行詳細分析，接著具體說明各個模塊的設(shè)計實現(xiàn)，然后對設(shè)計進行驗證和分析比較實驗結(jié)果，并進行總結(jié)。

2017-12-07 09:37:22

4585

dma控制器由什么組成?

DMA（Direct Memory Access）控制器是一種在系統(tǒng)內(nèi)部轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)的獨特外設(shè)，可以將其視為一種能夠通過一組專用總線將內(nèi)部和外部存儲器與每個具有DMA能力的外設(shè)連接起來的控制器。它之所以屬于外設(shè)，是因為它是在處理器的編程控制下來執(zhí)行傳輸?shù)摹?/div>

2017-12-07 14:43:14

3368

dma控制器寄存器是怎樣配置的

2017-12-07 15:41:09

3168

基于AXI總線的DMA控制器的設(shè)計

一般而言，DMA控制器的功能與結(jié)構(gòu)是由本單位特定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定的。但是作為IP而言，DMA控制器又要有其一般性。DMA是指外部設(shè)備直接對計算機存儲器進行讀寫操作的I/O方式。這種方式下數(shù)據(jù)的讀寫無需

2017-12-07 15:48:19

5886

dma控制器由什么組成

DMA既可以指內(nèi)存和外設(shè)直接存取數(shù)據(jù)這種內(nèi)存訪問的計算機技術(shù)，又可以指實現(xiàn)該技術(shù)的硬件模塊（對于通用計算機PC而言，DMA控制邏輯由CPU和DMA控制接口邏輯芯片共同組成，嵌入式系統(tǒng)的DMA控制器內(nèi)建在處理器芯片內(nèi)部，一般稱為DMA控制器，DMAC）。

2017-12-07 16:08:38

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基于FPGA的PCIe總線接口的DMA控制器的實現(xiàn)并進行仿真驗證

本文實現(xiàn)的基于FPGA的PCIe總線接口的DMA控制器是在Altera PHY IP和Synopsys Core IP的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，利用Synopsys VIP驗證環(huán)境進行了功能仿真驗證

2018-01-11 10:57:04

11281

先進的微控制器總線體系結(jié)構(gòu)AMBA規(guī)范定義了三種總線

一個典型的基于AMBA 的微控制器同時集成AHB（或ASB ）和APB 接口，如圖2 所示。ASB總線是舊版的系統(tǒng)的總線，而新版的AHB 總線增強了對性能、綜合及時序驗證的支持。APB 總線通常用作的局部的第二總線，作為AHB 或ASB 上的單個從屬模塊。

2018-08-10 09:45:10

6975

可提高系統(tǒng)響應(yīng)速度的DMA控制器SoC系統(tǒng)架構(gòu)

在圖1所示架構(gòu)中，每次DMA傳輸都要發(fā)起1次讀與1次寫操作。若在DMA傳輸期間有需要緊急處理的異常響應(yīng)，AHB總線此時又被DMA控制器占用，則處理器只能等DMA控制器釋放AHB總線后才能占用AHB總線進行操作，影響處理器效率與系統(tǒng)對異步事件的響應(yīng)速度。

2018-08-24 15:34:53

1563

AMBA總線概述（二）

AXI是ARM在1996年提出的微控制器總線家族AMBA中的一部分。AXI是高級擴展接口，在AMBA3.0中提出，AMBA4.0將其修改升級為AXI4.0。AMBA4.0 包括： AXI4：主要面向

2018-10-02 07:09:09

859

dma控制器的組成

一個DMA控制器，實際上是采用DMA方式的外圍設(shè)備與系統(tǒng)總線之間的接口電路，這個接口電路是在中斷接口的基礎(chǔ)上再加DMA機構(gòu)組成。習(xí)慣上將DMA方式的接口電路稱為DMA控制器。

2019-04-01 16:08:06

10025

dma控制器是什么_dma控制器工作方式

2019-11-15 10:25:56

12383

ARM AMBA總線規(guī)范的詳細資料說明

基于AMBA的微控制器通常由高性能系統(tǒng)主干總線（AMBA AHB或AMBA ASB）組成，能夠維持外部存儲器帶寬，CPU、片上存儲器和其他直接存儲器訪問（DMA）設(shè)備駐留在該總線上。該總線在參與

2020-10-29 08:00:00

AMBA 3.0 AXI總線接口協(xié)議的研究與應(yīng)用

本文介紹了AMBA 3.0 AXI的結(jié)構(gòu)和特點，分析了新的AMBA 3.0 AXI協(xié)議相對于AMBA 2. 0的優(yōu)點。它將革新未來高性能SOC總線互連技術(shù)，其特點使它更加適合未來的高性能、低延遲

2021-04-12 15:47:39

基于AMBA總線介紹?

3.0：增加了AXI協(xié)議（了解）；AMBA4.0：ACE協(xié)議（了解）本文主要介紹AMBA2.0 (Advanced Microcontroller Bus Architecture，先進微控制總線結(jié)構(gòu)），主要

2021-05-19 14:22:56

1835

深度解讀AMBA、AHB、APB、AXI總線介紹及對比

什么是AMBA？現(xiàn)如今，集成電路芯片的規(guī)模越來越大。數(shù)字IC從基于時序驅(qū)動的設(shè)計方法，發(fā)展到基于IP復(fù)用的設(shè)計方法，并在SoC設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。在基于IP復(fù)用的SoC設(shè)計中，片上總線

2021-06-25 11:22:01

9226

淺述AMBA-APB總線

1 APB介紹高級外設(shè)總線（APB）是高級微控制器總線架構(gòu) （AMBA）協(xié)議系列的一部分。它定義了一個低成本接口，該接口針對最低功耗和降低的接口復(fù)雜性進行了優(yōu)化。APB 協(xié)議不是流水線

2021-07-23 10:04:10

1911

介紹AMBA2.0總線

3.0：增加了AXI協(xié)議（了解）；AMBA4.0：ACE協(xié)議（了解）本文主要介紹AMBA2.0 （Advanced Microcontroller Bus Architecture，先進微控制總線結(jié)構(gòu)），主要

2021-09-06 09:53:08

2718

AMBA總線協(xié)議概述

高級微控制器總線架構(gòu)(AMBA)是一種開放標(biāo)準(zhǔn)的片上互連方式。概述了如何連接和管理SoC中的不同組件或塊。它的應(yīng)用逐漸超出了微控制器的范疇，包括創(chuàng)建使用大量外設(shè)和控制器的多處理器設(shè)計。

2023-04-12 10:29:21

814

什么是AMBA，我們?yōu)槭裁葱枰?/a>

高級微控制器總線架構(gòu)（Advanced Microcontroller Bus Architecture）或 AMBA 是一種開放標(biāo)準(zhǔn)的片上互連規(guī)范

2023-05-04 10:18:57

1719

AMBA、AHB、APB、AXI總線介紹

AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture) 高級微處理器總線架構(gòu)定義了高性能嵌入式微控制器的通信標(biāo)準(zhǔn)，可以將RISC處理器（精簡指令集處理器

2023-05-04 11:46:53

3505

進一步了解AMBA總線架構(gòu)和協(xié)議

AMBA總線協(xié)議是一套由ARM提供的互連規(guī)范，該規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化了各種IP之間的芯片通信機制。這些設(shè)計通常有一個或多個微處理器以及集成其他一些組件——內(nèi)部存儲器或外部存儲器橋、DSP、DMA、加速器和各種

2023-05-04 14:30:54

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AMBA總線知識之AHB（上）

AMBA總線陣營的強大超乎多數(shù)人的想象。AMBA總線是一個在SoC領(lǐng)域使用的事實上的標(biāo)準(zhǔn)。AMBA總線的最大優(yōu)點是開放的架構(gòu)，和因此帶來的免費。開放的總線標(biāo)準(zhǔn)使AMBA總線迅速普及，而且更易吸收整個半導(dǎo)體界的成果。

2023-05-04 14:45:37

1943