基于DMA的大批量數(shù)據(jù)快速傳輸模塊設(shè)計(jì)
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對于與NiosⅡ處理器交互的Avalon—MM從端口，從NiosⅡ處理器的角度看，這個端口是一些寄存器的映射，即NiosⅡ?qū)υ撃K的操作，是通過對模塊內(nèi)部的寄存器的操作完成的。根據(jù)功能需隸，DMA讀控制模塊中設(shè)計(jì)了3個寄存器，即狀態(tài)寄存器status，控制字寄存器control和FIFO中已有數(shù)據(jù)個數(shù)寄存器usedw。
DMA讀控制模塊的中斷請求應(yīng)當(dāng)在兩種情況下產(chǎn)生：一是此模塊的數(shù)據(jù)源端將FIFO寫滿且外設(shè)中斷使能有效；二是此模塊的數(shù)據(jù)源端置數(shù)據(jù)包結(jié)束標(biāo)志且外設(shè)中斷使能有效。
對于DMA從端口，使用的是帶流控制信號的Avalon總線，DMA使用流控制信號中的dataavailable以及endofpacket兩個總線信號。其中dataavailable表示外設(shè)是否準(zhǔn)備好讀操作，即FIFO是否非空；對于endofpacket信號，設(shè)計(jì)中使用這個信號來表示模塊中數(shù)據(jù)包的結(jié)束，endofpacket信號與最后一個數(shù)據(jù)同時(shí)出現(xiàn)并持續(xù)1個時(shí)鐘周期，DMA檢測到endofpacket信號有效后將停止DMA傳輸。對于管道端口，這是最新的Avalon總線規(guī)范定義的接口形式，主要用于外設(shè)和外部邏輯進(jìn)行交互。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/192791.htm
DMA讀控制模塊作為一個用戶自定義外設(shè)，在將其添加到SOPC Builder外設(shè)庫后，就可以在SOPCBuilder中調(diào)用此外設(shè)，圖3表示了SOPC Builder中該外設(shè)與DMA的連接，圖中fifo_control_0即為DMA讀控制模塊，可以看出，這個外設(shè)包含了兩個Avalon—MM端口，其中一個連接至DMA控制器模塊dma_0，而且SOPC Builder為這個外設(shè)分配了基地址和中斷優(yōu)先級。
4 測試驗(yàn)證
DMA讀控制模塊測試時(shí)，F(xiàn)PGA內(nèi)部產(chǎn)生數(shù)據(jù)源并通過外設(shè)管道接口把數(shù)據(jù)寫入FIFO，外設(shè)中斷時(shí)，DMA讀取外設(shè)中的數(shù)據(jù)。測試時(shí)使用QuartusⅡ自帶的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀進(jìn)行測試，觀察相應(yīng)信號的波形。本測試的觸發(fā)條件為signaltap_read上升沿觸發(fā)，F(xiàn)IFO深度為1 024，F(xiàn)IFO數(shù)據(jù)寬度為16位，數(shù)據(jù)源為2～513共512個計(jì)數(shù)值，在Nios II的軟件中讀取600個數(shù)據(jù)，測試結(jié)果如圖4所示。
圖4對應(yīng)3幅圖像，圖4(a)表示DMA讀取外設(shè)的測試數(shù)據(jù)的全局視圖，后面兩幅為局部放大結(jié)果，其中圖4(b)是測試數(shù)據(jù)的開始段，圖4(c)是測試數(shù)據(jù)的結(jié)束段。如圖4(b)所示，在第一個時(shí)鐘周期，DMA的讀信號有效，在之后的第二個時(shí)鐘周期，F(xiàn)IFO的數(shù)據(jù)總線出現(xiàn)數(shù)據(jù)2，之后是3，4，…，從圖4(c)可以看出，最后一個數(shù)據(jù)是513，且DMA讀取外設(shè)512個數(shù)據(jù)，只花費(fèi)了約776個時(shí)鐘周期，這充分顯示了DMA高速的數(shù)據(jù)傳輸能力。
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