3、DMA方式的工作流程

　　DMA工作方式下的流程見圖2具體可以劃分為如下4個：主要部 分。

　　1） DMA傳送開始前的準(zhǔn)備工作

　　內(nèi)核開始進(jìn)行DMA傳送之前，首先執(zhí)行一系列的IO指令用來檢測外設(shè)的狀態(tài)，初始化寄存器。根據(jù)設(shè)備傳輸速度的不同。在控制寄存器中設(shè)置是否需要等待外設(shè)請求信號進(jìn)行同步。

　　在設(shè)計中，采用兩種請求方式來開啟DMA傳送：軟件DMA請求和硬件DMA請求。軟件DMA請求一般用來進(jìn)行速度較快的設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送，假定設(shè)備一直處于準(zhǔn)備好狀態(tài)可以隨時進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，比如存儲器;硬件DMA請求則需要等待外設(shè)的請求信號到來時才能進(jìn)行DMA傳輸，一般用于速度較慢的設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。在這種方式下，DMA響應(yīng)設(shè)備的請求之后，還會發(fā)送響應(yīng)信號給等待的外設(shè)。通過在控制寄存器里面設(shè)置一個信息位，預(yù)先設(shè)置好當(dāng)前通道的傳輸是否需要硬件請求信號，即可實現(xiàn)這兩種方式的傳輸。寄存器還設(shè)置地址改變的方式。數(shù)據(jù)傳送的大小等等信息，初始化完畢后，內(nèi)核維續(xù)執(zhí)行其他操作，等待外設(shè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好或者等待DMA控制發(fā)送總線請求信號。

　　2） 獲取總線使用權(quán)

　　DMA跟CPU共用一套總線，并且二者都可以作為總線的主控設(shè)備，因此，在進(jìn)行訪問的時候，需要考慮到總線使用權(quán)的問題，獲得總線使用權(quán)的設(shè)備占用總線進(jìn)行傳輸，其余設(shè)備等待。DMA通道使能信號有效或者外圍設(shè)備發(fā)送DMA請求信號的時候，DMA發(fā)送總線請求信號給內(nèi)核。要求獲得總線的使用權(quán)。

　　內(nèi)核響應(yīng)總線請求信號以后，如果存在多個模需要先進(jìn)行優(yōu)先級模塊同時請求DMA訪問的時候，判斷。通道之間的優(yōu)先級可通過寄存器編程，具有最高優(yōu)先級的通道獲得總線的使用權(quán)，發(fā)送響應(yīng)信號給對應(yīng)外設(shè)，并發(fā)送總線忙信號告知其他模塊總線正在被占用。這時，CPU的操作仍可繼續(xù)進(jìn)行，遇到需要使用該總線就進(jìn)入等待。

　　3）驅(qū)動地址、數(shù)據(jù)總線進(jìn)行DMA傳送

　　獲得總線使用權(quán)的通道通過地址寄存器驅(qū)動地址總線，選擇源設(shè)備與目的設(shè)備，并發(fā)送讀寫控制信號，同時通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)。

　　DMA的數(shù)據(jù)傳輸方式有兩種：存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式和直接數(shù)據(jù)傳輸方式。對于慢速的設(shè)備，采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的模式，即先將數(shù)據(jù)接收到控制器中的數(shù)據(jù)緩沖器，然后再將數(shù)據(jù)發(fā)送到目的設(shè)備;對于高速的外圍設(shè)備，當(dāng)源地址跟目的地址指向的不是同一設(shè)備時，可以采取直接數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ?，?shù)據(jù)直接從源設(shè)備讀出并寫往目的設(shè)備，這樣可以有效地節(jié)省時間，最佳的使用方案是將這兩種方式有效結(jié)合起來進(jìn)行傳輸。

　　每傳輸完一次數(shù)據(jù)，源地址。目的地址相應(yīng)改變。計數(shù)器遞減，如果數(shù)據(jù)沒有傳輸完，維續(xù)進(jìn)行傳送，否則，轉(zhuǎn)入下一步操作。DMA傳送完畢后的處理工作

　　4）通道上的數(shù)據(jù)傳輸完畢后，DMA控制器釋放總線，總線請求信號?？偩€忙信號無效，并采用專門的機(jī)制向內(nèi)核提出中斷，以便內(nèi)核處理器重新獲得總線的使用權(quán)并執(zhí)行相應(yīng)的操作。

　　但是，中斷提出并被響應(yīng)以后，處理器就要轉(zhuǎn)向執(zhí)行中斷服務(wù)子程序，需要占用處理器的執(zhí)行時間。一種有效的方法是對每個通道設(shè)置中斷屏蔽寄存位，數(shù)據(jù)傳輸完畢的時候，在不要處理器響應(yīng)時禁止通道提出中斷請求。每一個通道都有對應(yīng)的狀態(tài)寄存器，用來表示當(dāng)前數(shù)據(jù)是否傳輸完畢。只有通道的數(shù)據(jù)傳輸完畢，并且該通道對應(yīng)的屏蔽位無效的時候，該通道的中斷請求信號才有效，，各個通道中斷請求信號相或，如果結(jié)果有效，就向內(nèi)核發(fā)送中斷請求，否則DMA傳輸繼續(xù)進(jìn)行。

　　4、DMA控制器設(shè)計實現(xiàn)

　　基于前面對DMA控制器工作流程的詳細(xì)分析。運(yùn)用SystemC 語言，建立DMA控制器的Cye le-Accurat級參考模型?？刂破饔梢韵聨讉€模塊組成：寄存器賦值、狀態(tài)轉(zhuǎn)換。輸出模塊和頂層模塊。具體工作過程可以參考如圖3所示的有限狀態(tài)機(jī)。

　　5 結(jié)束語

　　設(shè)計完畢，采用Mode1Sim61進(jìn)行系統(tǒng)功能仿真驗證。片內(nèi)存儲器采用工具生成的SRAM模塊，輸入激勵中需要的地址。數(shù)據(jù)均采用隨機(jī)生成的方式進(jìn)行，對各個通道的寄存器進(jìn)行隨機(jī)的初始化賦值后，發(fā)送DMA傳送請求信號，分析讀寫的數(shù)據(jù)是否正確，進(jìn)行驗證。結(jié)果表明，文中設(shè)計的DMA控制器功能正確并且具有較好的性能。