基于MPC8260處理器和FPGA的DMA接口設計

　　1.2 CP命令控制的IDMA傳輸

　　MPC8260的IDMA還可以通過向CP命令寄存器中寫入START_IDMA命令進行內部觸發。每次啟動傳輸以后PowerPC內核就被釋放，傳輸的源地址、目的地址和傳輸數據長度等參數由CP按照在IDMA通道初始化的信息控制執行。每次傳輸的最大長度為4 GB。

　　相比握手信號控制的IDMA傳輸，在這種方式下，PowerPC內核除了需要初始化IDMA通道以外還要以命令的形式啟動每一次的傳輸，所以要占用多一些的內核資源。不過，在一次傳輸啟動之后最多可以傳輸4 GB的數據，所以只要每次傳輸的數據長度比較長，內核寫一個寄存器的額外開銷就完全可以忽略不計。同時，由于內部命令觸發方式不需要握手信號，不需要頻繁地每幾個字節就競爭一次總線控制權，所以這種方式的傳輸效率更高、傳輸速度更快。內部命令觸發方式是以空間換時間——用前端大的緩沖區來換取傳輸速度的提升。

　　考慮到主控板上軟硬件系統的瓶頸都在于總線帶寬，而存儲資源相對比較豐富，所以選擇CP命令控制的IDMA傳輸作為數據流從FPGA到SDRAM的傳輸方式。

　　2 DMA傳輸方案設計

　　FPGA和MPC8260間的數據傳輸接口設計如圖3所示。圖中左側FPGA，通過16位數據線、10位地址線、2根中斷請求線和一些讀寫控制信號線連接到右側的MPC8260。MPC8260通過64位數據線與本地內存SDRAM相連。

圖3 IDMA傳輸設計框圖

　　FPGA內部分配有兩個大的存儲空間，用于輪流緩沖從數據源接收到的數據。任何一個緩沖區收滿后，繼續接收的數據保存到下一個緩沖區，同時以中斷的方式觸發MPC8260啟動相應的IDMA通道把數據傳到SDRAM中。IDMA控制、數據同步和錯誤處理都由MPC8260完成，FPGA只負責收發數據和觸發中斷。下面分別介紹二者的程序設計。

　　2.1 MPC8260程序設計

　　MPC8260內部的程序處理流程如圖4所示。MPC8260預先初始化兩個IDMA通道：通道的源地址和傳輸數據長度等信息與FPGA中的緩沖區一一對應。當收到FPGA的中斷信號之后，如果此時對應的IDMA通道空閑，則在中斷處理程序中發出CP命令開始接收數據，同時將對應的IDMA通道置忙狀態；否則，在FPGA中可能發生了未讀取的數據被覆蓋的情況，MPC8260進入錯誤處理程序。在數據傳輸結束時由DMA控制器發送CPM內部中斷到內核，在中斷處理程序中一方面要恢復IDMA通道的參數設置，另一方面要把該IDMA通道置閑狀態等待下一次傳輸的開始。

　　MPC8260程序的核心部分是IDMA通道設置和中斷處理。

圖4 MPC8260傳輸處理流程

　　2.1.1 IDMA通道設置

　　與一般的DMA通道設置一樣，IDMA通道設置的主要參數包括：源地址、目的地址和傳輸數據長度。除此之外，MPC8260的 IDMA通道設置還包括通道模式、緩沖區和中斷配置等，所涉及的寄存器比較多，配置比較復雜。IDMA通道設置的邏輯結構如圖5所示。

圖5 IDMA通道設置的邏輯結構框圖