可適應(yīng)多種時(shí)序情況的DMA控制器設(shè)計(jì)
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2 DMA控制器的實(shí)現(xiàn)
2．1 DMA控制器接口
為了更準(zhǔn)確地描述該DMA控制器的工作流程，其主要接口信號(hào)介紹如下。DMA控制器與3部分邏輯的接口為：基帶芯片的EMI接口、DMA存儲(chǔ)器接口、SD卡控制器。
1)與基帶芯片的接口 這個(gè)接口中，與該DMA控制器關(guān)系最密切的信號(hào)是host_dma_wr，其為基帶芯片送給DMA存儲(chǔ)器的寫信號(hào)，這個(gè)信號(hào)低電平有效。
2)DMA存儲(chǔ)器接口 dma_memory_addr為DMA存儲(chǔ)器的地址信號(hào)。為了能夠保存10個(gè)block的數(shù)據(jù)，DMA存儲(chǔ)器的容量為2560x16=5120字節(jié)，所以dma_memory_addr的位寬為12位；drag_memory_datain為DMA存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸入端口，位寬為16位；dma_memory_dataout為DMA存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸出端口，位寬為16位；dma_memory_wen為DMA存儲(chǔ)器的寫使能信號(hào)，低電平有效。
3)SD卡控制器接口 dma_req是SD卡控制器發(fā)出的DMA請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效。其為DMA控制器做速度協(xié)調(diào)的重要信號(hào)，如果其為高則表示SD卡控制器要求與DMA存儲(chǔ)器做DMA傳送；如果該信號(hào)被置低，可能存在兩種情況，①可能是本次DMA傳送已經(jīng)完成，②可能是SD卡控制器的讀或?qū)懣ㄋ俣鹊陀谄洳僮鱀MA存儲(chǔ)器的速度，所以SD卡控制器暫停DMA操作；dma_write是SD卡控制器發(fā)出的DMA寫標(biāo)志信號(hào)。如果其為1表示SD卡控制器在做讀卡操作，并準(zhǔn)備將讀出的數(shù)據(jù)寫入DMA存儲(chǔ)器；如果其為0表示SD卡控制器在做寫卡操作，并準(zhǔn)備從DMA存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)；dma_ ack是DMA控制器發(fā)給SD卡控制器的應(yīng)答信號(hào)，其相當(dāng)于DMA傳輸數(shù)據(jù)的有效信號(hào)；dma_rdata是DMA讀模式的數(shù)據(jù)輸出端口，位寬為32位；dma_ wdata是DMA寫模式的數(shù)據(jù)輸入端口，位寬為32位。
2．2 DMA控制器的工作流程
為了使DMA控制器能更靈活地適應(yīng)各種操作情況并很好的完成2個(gè)操作源(基帶芯片、SD卡控制器)的速度匹配功能。下面將分別就multi-ple block write命令(CMD25)和multiple block read命令(CMD18)對(duì)該狀態(tài)機(jī)的工作流程進(jìn)行說明。
先將狀態(tài)機(jī)中的幾個(gè)重要變量做如下說明：
dma_num表示在一次多block讀(CMD18)或?qū)?CMD25)操作中，要向卡寫入或讀出多少個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。在該圖像協(xié)處理器中，每次讀或?qū)懣ǘ家僮?0個(gè)block數(shù)據(jù)，所以dma_num將被設(shè)置為5 120；
dma_in_cnt表示在一次多block寫卡操作中，基帶芯片已經(jīng)向DMA存儲(chǔ)器中寫入了多少個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)；
dam_cnt表示在本次多block操作中，SD卡控制器從DMA存儲(chǔ)器中讀出數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)(DMA讀模式)或?qū)懭隓MA存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)(DMA寫模式)。
顯然，在該圖像協(xié)處理器中，每個(gè)CMD18和CMD25完成之后，dam_in_cnt和dma_cnt都將與dma_num相等，且均為5 120。
2．2．1 multiple block write
如前所述，每次multiple block write要向卡寫入10個(gè)block數(shù)據(jù)，即10x512=5 120字節(jié)。為了提高寫卡速度，基帶芯片首先向DMA存儲(chǔ)器中寫入1個(gè)block數(shù)據(jù)，然后向SD卡發(fā)出CMD25(multi block write command)。當(dāng)SD卡控制器發(fā)出CMD25并接收到該命令的應(yīng)答信號(hào)后，立即向DMA控制器發(fā)出dma_req信號(hào)，準(zhǔn)備從DMA存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)DMA控制器監(jiān)測(cè)到dma_req為1且dma_write為0后，將依次進(jìn)入狀態(tài)1、狀態(tài)2、狀態(tài)3、狀態(tài)4。在狀態(tài)4中，其會(huì)檢查基帶芯片的寫信號(hào)host_dma_wr是否有效，如無效，其將從DMA存儲(chǔ)器中讀取當(dāng)前地址的數(shù)據(jù)，然后再將DMA存儲(chǔ)器的地址加1并進(jìn)入狀態(tài)5；如host_dma_wr有效，則DMA控制器將等待一個(gè)時(shí)鐘周期，在下個(gè)時(shí)鐘的上升沿再去判斷host_dma_wr的極性，若其失效再讀DMA存儲(chǔ)器。也就是說基帶芯片對(duì)DMA存儲(chǔ)器的操作有更高優(yōu)先級(jí)，利用這個(gè)辦法就可以使基帶芯片和SD卡控制器可以盡量并行工作以加快寫卡速度。在狀態(tài)5中，DMA讀狀態(tài)機(jī)做如狀態(tài)4的操作，這是因?yàn)閐ma_rdata的數(shù)據(jù)線寬度為32位，而dma_memory_data-out的數(shù)據(jù)線寬度是16位，所以必須要讀2次DMA存儲(chǔ)器再做一次DMA讀傳送。在狀態(tài)6中，DMA狀態(tài)機(jī)將向SD卡控制器發(fā)出dma_ack(數(shù)據(jù)使能信號(hào))和dma-rdata[31：0]，隨后進(jìn)入狀態(tài)7。在狀態(tài)7中，DMA狀態(tài)機(jī)將做3個(gè)重要判斷，首先其判斷dma-cnt是否等于dma_num，如相等則意味著SD卡控制器在本次多block操作中已經(jīng)讀取了全部5 120個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，狀態(tài)機(jī)將回到初始狀態(tài)以準(zhǔn)備下一次DMA操作；若不相等，則判斷dma_c-nt是否等于dma_in_cnt，若dma_cnt等于dma_in_cnt，則意味著基帶芯片寫入DMA存儲(chǔ)器的所有數(shù)據(jù)均已被SD卡控制器讀出，DMA存儲(chǔ)器已經(jīng)為空，但數(shù)據(jù)量還沒有達(dá)到5 120字節(jié)，DMA狀態(tài)機(jī)將進(jìn)入狀態(tài)8即等待狀態(tài)，只有基帶芯片寫入新的數(shù)據(jù)后，SD卡控制器才能回到狀態(tài)4繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)，這個(gè)分支主要是應(yīng)用于SD卡控制器寫卡速度快于基帶芯片寫DMA存儲(chǔ)器的情況；若dma_cnt不等于dma_in_cnt，則DMA狀態(tài)機(jī)將檢查dma_req信號(hào)的極性，如其為1，狀態(tài)機(jī)將轉(zhuǎn)至狀態(tài)4讀取下一個(gè)32位數(shù)據(jù)，如為0則意味著此時(shí)SD卡控制器寫卡的速度要慢于DMA讀數(shù)據(jù)的速度，其前面通過DMA接口讀出的數(shù)據(jù)還沒有完全寫入SD卡，所以SD卡控制器將暫停從DMA存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)，DMA控制器的狀態(tài)機(jī)也將在狀態(tài)7處于等待狀態(tài)，等待dma_req重新為1。當(dāng)dma_req再次為1后，狀態(tài)機(jī)將回到狀態(tài)4開始新的32位數(shù)據(jù)的DMA讀操作。最后，當(dāng)?shù)? 119和5 120個(gè)字節(jié)被從DMA存儲(chǔ)器讀出后，DMA狀態(tài)機(jī)將在狀態(tài)7中檢查到dma_cnt=dma_num，標(biāo)志至此，DMA狀態(tài)機(jī)完成了一次DMA讀操作的全過程。SD卡控制器將向基帶芯片發(fā)出中斷信號(hào)，基帶芯片響應(yīng)該中斷后將啟動(dòng)下一個(gè)讀卡或?qū)懣ǖ拿?。其讀狀態(tài)流程圖如圖2所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/162296.htm
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