基于AHB总线协议的DMA控制器设计

代号分类号学号密级10701TN4公开1111122880题（中、英文）目基于AHB总线协议的DMA控制器设计DesignofDMAcontrollerbasedonAHBbusprotocol作者姓名赵强指导教师姓名、职务李跃进教授学科门类工程提交论文日期二○一四年一月学科、专业软件工程西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期导师签名：日期摘要直接存储存取(DMA)方式是一种高速的数据传送模式。DMA控制器作为进行DMA方式数据传送的控制器，在数据传送的过程中直接进行数据的读写操作，而不需要CPU的干预，只需要在CPU对DMA控制器进行初始化的任务信息配置。DMA数据传送方式大大的提高了数据传送的效率。在CPU运行速率越来越快的前提下，关于DMA控制器的研究和设计越来越受到重视。论文设计的是一个基于AHB（AdvancedHigh-performanceBus）总线协议DMA控制器。首先介绍了关于AHB总线和DMA数据传送方式的一些基本的概念，包括了AHB总线的特点和DMA在数据传送应用中的特征作用。在分析DMA控制器特点的基础上，提出了一种功能较为完备的DMA控制器的设计。对DMA控制器进行了系统功能模块的划分，利用VerilogHDL语言对DMA控制器进行了详细的行为级描述设计。在对代码程序进行验证时，描述了验证平台的搭建和验证过程，将整个代码集成到SoC系统中，在验证平台中对DMA控制器的各个子模块进行单独的功能和时序验证，对顶层例化模块进行了整体的功能和时序仿真验证。验证结果表明，数据传送准确性和时序均达到设计要求。关键词：高级高性能总线直接存储存取DMA控制器仿真VCSAbstractDirectmemoryaccess(DMA)modeisahighspeeddatatransfermode.Duringthetransferofthedata,theDMAcontrollercanreadandwritedatadirectly.Inthisprocess,weonlyneedtoinitializetheDMAcontrollertasksConfigurationbytheCPU.ThemethodofDMAdatatransfergreatlyimprovestheefficiencyofdatatransfer.Now,theCPU’srunningratesisfasterthanbefore,sotheresearchanddesignontheDMAcontrollerreceivemoreattention.Inthispaper,weproposeamethodabouttheDMAcontrollerdesignbasedonAMBAAHBbusprotocol.First,weintroducessomebasicconceptsabouttheAHBbusandDMAdatatransfermethods,anddescribesthecharacteristicsoftheAHBbusarchitecture,analysistheapplicationoftheDMAaboutdatatransfer.Secondly,weproposeamorecompletefunctionaldesignfortheDMAcontroller,giveamoredetailedmoduledesigns.WegiveadetaileddescriptionofbehavioraldesignforDMAcontrollerbytheVerilogHDLlanguage.Duringthecodesimulation,theentirecodeisintegratedintoSOCsystemandthenintheverificationplatform,functionalityandtimingverificationoftheDMAcontroller’smodulesareperformdedintheverificationplatform.Finally,weconductafunctionalityandtimingverificationforthetop-levelmodule,theverificationresultsshowthattheaccuracyofthedatatransferandtimingmeetthedesignrequirements.Keywords：AHBDMADMAcontrollerSimulationVCS目录第一章绪论.....................................................................................................................11.1研究背景和意义....................................................................................................11.2国内外技术研究现状............................................................................................21.3内容编排................................................................................................................2第二章AHB总线和DMA数据传送方式....................................................................32.1AHB总线介绍........................................................................................................32.2DMA概述...............................................................................................................42.2.1DMA传送方式的概念....................................................................................42.2.2DMA传送方式的特点....................................................................................42.2.3DMA方式的传送过程....................................................................................52.2.4DMA的传送方式............................................................................................52.2.5DMA传送方式的应用....................................................................................6第三章DMA控制器的工作原理...................................................................................73.1基本的DMA控制器.............................................................................................73.1.1DMA控制器的基本组成................................................................................73.1.2DMA控制器的基本功能................................................................................83.1.3DMA控制器的工作状态................................................................................93.1.4DMA控制器的工作过程................................................................................93.1.5DMAC的操作类型.......................................................................................113.1.6DMA操作的基本方法..................................................................................113.2选择型DMA控制器和多路型DMA控制器....................................................133.2.1选择型DMA控制器.....................................................................................133.2.2多路型DMA控制器....................................................................................143.3DMA控制器的应用和发展前景.........................................................................15第四章DMA控制器的行为级设计.............................................................................174.1DMA控制器总体方案........................................................