適應(yīng)多種時(shí)序的DMA控制器設(shè)計(jì)

　　當(dāng)基帶芯片讀完JPEG數(shù)據(jù)后，將立即準(zhǔn)備將數(shù)據(jù)寫(xiě)入SD卡中。其首先將操作文件鏈表，在SD卡上為即將寫(xiě)入的JPEG圖片分配相應(yīng)空間，并將這些空間的原內(nèi)容擦除。因?yàn)樵趯?xiě)卡和擦卡之后，SD卡需要過(guò)一定時(shí)間后才能接受新的命令，所以操作文件鏈表和擦卡比較耗時(shí)間，一般需要15 ms左右。在此之后，為了提高寫(xiě)卡速度，基帶芯片先將一部分?jǐn)?shù)據(jù)(如512字節(jié))利用DMA控制器寫(xiě)入存儲(chǔ)器中，這需要的時(shí)間為250 nsx512/2=0.064 ms，然后配置SD卡控制器向SD卡發(fā)出CMD25(multiply block write conlluand)命令?；鶐酒O(shè)置每個(gè)CMD25向卡寫(xiě)入10個(gè)block數(shù)據(jù)。在接收到SD卡發(fā)回的響應(yīng)后，SD卡控制器將利用DMA接口從 DMA存儲(chǔ)器中讀出圖像數(shù)據(jù)并同時(shí)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入SD卡中。在SD卡控制器寫(xiě)卡的同時(shí)，基帶芯片將剩余的9個(gè)block數(shù)據(jù)寫(xiě)入DMA存儲(chǔ)器。SD卡的時(shí)鐘頻率為24 MHz，為其工作在4根數(shù)據(jù)線模式時(shí)，其傳送完所有5 120字節(jié)的數(shù)據(jù)只需要42nsx2x5120=0.43 ms。但是基帶芯片寫(xiě)完剩余的9個(gè)block需要250nsx512x9/2=0.576 ms>0.43 ms，所以從基帶芯片寫(xiě)第1個(gè)block開(kāi)始到SD卡控制器把最后一個(gè)block寫(xiě)入SD卡大約需要時(shí)間為 0.064+0.576+0.045=0.685 ms。在此之后，SD卡將進(jìn)入編程狀態(tài)(programming狀態(tài))，這段時(shí)間因卡而異，在實(shí)際調(diào)試中使用的卡一般編程狀態(tài)會(huì)持續(xù)5 ms左右。至此基帶芯片完成一次5 120字節(jié)的寫(xiě)卡需要時(shí)間為：15+0.685+5=20.685ms。如前所述每幅JPEG壓縮后的320x240的圖片大約為15360字節(jié)，即30 個(gè)block，所以寫(xiě)完一幅圖片需要的總時(shí)間約為3x20.685=62.055ms，其小于前面計(jì)算的67.08ms，所以基帶芯片和SD卡控制器可以在每幀圖像的幀消隱時(shí)間內(nèi)完成寫(xiě)卡操作。

　　2 DMA控制器的實(shí)現(xiàn)

　　2.1 DMA控制器接口

　　為了更準(zhǔn)確地描述該DMA控制器的工作流程，其主要接口信號(hào)介紹如下。DMA控制器與3部分邏輯的接口為：基帶芯片的EMI接口、DMA存儲(chǔ)器接口、SD卡控制器。

　　1)與基帶芯片的接口 這個(gè)接口中，與該DMA控制器關(guān)系最密切的信號(hào)是host_dma_wr，其為基帶芯片送給DMA存儲(chǔ)器的寫(xiě)信號(hào)，這個(gè)信號(hào)低電平有效。

　　2)DMA存儲(chǔ)器接口 dma_memory_addr為DMA存儲(chǔ)器的地址信號(hào)。為了能夠保存10個(gè)block的數(shù)據(jù)，DMA存儲(chǔ)器的容量為2560x16=5120字節(jié)，所以dma_memory_addr的位寬為12位;drag_memory_datain為DMA存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸入端口，位寬為16 位;dma_memory_dataout為DMA存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸出端口，位寬為16位;dma_memory_wen為DMA存儲(chǔ)器的寫(xiě)使能信號(hào)，低電平有效。

　　3)SD卡控制器接口 dma_req是SD卡控制器發(fā)出的DMA請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效。其為DMA控制器做速度協(xié)調(diào)的重要信號(hào)，如果其為高則表示SD卡控制器要求與DMA存儲(chǔ)器做DMA傳送;如果該信號(hào)被置低，可能存在兩種情況，①可能是本次DMA傳送已經(jīng)完成，②可能是SD卡控制器的讀或?qū)懣ㄋ俣鹊陀谄洳僮鱀MA存儲(chǔ)器的速度，所以SD卡控制器暫停DMA操作;dma_write是SD卡控制器發(fā)出的DMA寫(xiě)標(biāo)志信號(hào)。如果其為1表示SD卡控制器在做讀卡操作，并準(zhǔn)備將讀出的數(shù)據(jù)寫(xiě)入DMA存儲(chǔ)器;如果其為0表示SD卡控制器在做寫(xiě)卡操作，并準(zhǔn)備從DMA存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù);dma_ ack是DMA控制器發(fā)給SD卡控制器的應(yīng)答信號(hào)，其相當(dāng)于DMA傳輸數(shù)據(jù)的有效信號(hào);dma_rdata是DMA讀模式的數(shù)據(jù)輸出端口，位寬為32 位;dma_ wdata是DMA寫(xiě)模式的數(shù)據(jù)輸入端口，位寬為32位。

　　2.2 DMA控制器的工作流程

　　為了使DMA控制器能更靈活地適應(yīng)各種操作情況并很好的完成2個(gè)操作源(基帶芯片、SD卡控制器)的速度匹配功能。下面將分別就multi-ple block write命令(CMD25)和multiple block read命令(CMD18)對(duì)該狀態(tài)機(jī)的工作流程進(jìn)行說(shuō)明。

　　先將狀態(tài)機(jī)中的幾個(gè)重要變量做如下說(shuō)明：

　　dma_num表示在一次多block讀(CMD18)或?qū)?CMD25)操作中，要向卡寫(xiě)入或讀出多少個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。在該圖像協(xié)處理器中，每次讀或?qū)懣ǘ家僮?0個(gè)block數(shù)據(jù)，所以dma_num將被設(shè)置為5 120;

　　dma_in_cnt表示在一次多block寫(xiě)卡操作中，基帶芯片已經(jīng)向DMA存儲(chǔ)器中