可适应多种时序情况的DMA控制器设计
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2 DMA控制器的实现
2．1 DMA控制器接口
为了更准确地描述该DMA控制器的工作流程，其主要接口信号介绍如下。DMA控制器与3部分逻辑的接口为：基带芯片的EMI接口、DMA存储器接口、SD卡控制器。
1)与基带芯片的接口 这个接口中，与该DMA控制器关系最密切的信号是host_dma_wr，其为基带芯片送给DMA存储器的写信号，这个信号低电平有效。
2)DMA存储器接口 dma_memory_addr为DMA存储器的地址信号。为了能够保存10个block的数据，DMA存储器的容量为2560x16=5120字节，所以dma_memory_addr的位宽为12位；drag_memory_datain为DMA存储器的数据输入端口，位宽为16位；dma_memory_dataout为DMA存储器的数据输出端口，位宽为16位；dma_memory_wen为DMA存储器的写使能信号，低电平有效。
3)SD卡控制器接口 dma_req是SD卡控制器发出的DMA请求信号，高电平有效。其为DMA控制器做速度协调的重要信号，如果其为高则表示SD卡控制器要求与DMA存储器做DMA传送；如果该信号被置低，可能存在两种情况，①可能是本次DMA传送已经完成，②可能是SD卡控制器的读或写卡速度低于其操作DMA存储器的速度，所以SD卡控制器暂停DMA操作；dma_write是SD卡控制器发出的DMA写标志信号。如果其为1表示SD卡控制器在做读卡操作，并准备将读出的数据写入DMA存储器；如果其为0表示SD卡控制器在做写卡操作，并准备从DMA存储器中读取数据；dma_ ack是DMA控制器发给SD卡控制器的应答信号，其相当于DMA传输数据的有效信号；dma_rdata是DMA读模式的数据输出端口，位宽为32位；dma_ wdata是DMA写模式的数据输入端口，位宽为32位。
2．2 DMA控制器的工作流程
为了使DMA控制器能更灵活地适应各种操作情况并很好的完成2个操作源(基带芯片、SD卡控制器)的速度匹配功能。下面将分别就multi-ple block write命令(CMD25)和multiple block read命令(CMD18)对该状态机的工作流程进行说明。
先将状态机中的几个重要变量做如下说明：
dma_num表示在一次多block读(CMD18)或写(CMD25)操作中，要向卡写入或读出多少个字节的数据。在该图像协处理器中，每次读或写卡都要操作10个block数据，所以dma_num将被设置为5 120；
dma_in_cnt表示在一次多block写卡操作中，基带芯片已经向DMA存储器中写入了多少个字节的数据；
dam_cnt表示在本次多block操作中，SD卡控制器从DMA存储器中读出数据的字节数(DMA读模式)或写入DMA存储器中的数据字节数(DMA写模式)。
显然，在该图像协处理器中，每个CMD18和CMD25完成之后，dam_in_cnt和dma_cnt都将与dma_num相等，且均为5 120。
2．2．1 multiple block write
如前所述，每次multiple block write要向卡写入10个block数据，即10x512=5 120字节。为了提高写卡速度，基带芯片首先向DMA存储器中写入1个block数据，然后向SD卡发出CMD25(multi block write command)。当SD卡控制器发出CMD25并接收到该命令的应答信号后，立即向DMA控制器发出dma_req信号，准备从DMA存储器中读取数据。当DMA控制器监测到dma_req为1且dma_write为0后，将依次进入状态1、状态2、状态3、状态4。在状态4中，其会检查基带芯片的写信号host_dma_wr是否有效，如无效，其将从DMA存储器中读取当前地址的数据，然后再将DMA存储器的地址加1并进入状态5；如host_dma_wr有效，则DMA控制器将等待一个时钟周期，在下个时钟的上升沿再去判断host_dma_wr的极性，若其失效再读DMA存储器。也就是说基带芯片对DMA存储器的操作有更高优先级，利用这个办法就可以使基带芯片和SD卡控制器可以尽量并行工作以加快写卡速度。在状态5中，DMA读状态机做如状态4的操作，这是因为dma_rdata的数据线宽度为32位，而dma_memory_data-out的数据线宽度是16位，所以必须要读2次DMA存储器再做一次DMA读传送。在状态6中，DMA状态机将向SD卡控制器发出dma_ack(数据使能信号)和dma-rdata[31：0]，随后进入状态7。在状态7中，DMA状态机将做3个重要判断，首先其判断dma-cnt是否等于dma_num，如相等则意味着SD卡控制器在本次多block操作中已经读取了全部5 120个字节数据，状态机将回到初始状态以准备下一次DMA操作；若不相等，则判断dma_c-nt是否等于dma_in_cnt，若dma_cnt等于dma_in_cnt，则意味着基带芯片写入DMA存储器的所有数据均已被SD卡控制器读出，DMA存储器已经为空，但数据量还没有达到5 120字节，DMA状态机将进入状态8即等待状态，只有基带芯片写入新的数据后，SD卡控制器才能回到状态4继续读取数据，这个分支主要是应用于SD卡控制器写卡速度快于基带芯片写DMA存储器的情况；若dma_cnt不等于dma_in_cnt，则DMA状态机将检查dma_req信号的极性，如其为1，状态机将转至状态4读取下一个32位数据，如为0则意味着此时SD卡控制器写卡的速度要慢于DMA读数据的速度，其前面通过DMA接口读出的数据还没有完全写入SD卡，所以SD卡控制器将暂停从DMA存储器中读取数据，DMA控制器的状态机也将在状态7处于等待状态，等待dma_req重新为1。当dma_req再次为1后，状态机将回到状态4开始新的32位数据的DMA读操作。最后，当第5 119和5 120个字节被从DMA存储器读出后，DMA状态机将在状态7中检查到dma_cnt=dma_num，标志至此，DMA状态机完成了一次DMA读操作的全过程。SD卡控制器将向基带芯片发出中断信号，基带芯片响应该中断后将启动下一个读卡或写卡的命令。其读状态流程图如图2所示。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/162296.htm
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