【摘要】：存儲(chǔ)控制器是片上系統(tǒng)(SoC)芯片的重要組成部分,其功能與性能決定著SoC所支持的外部存儲(chǔ)器的類型以及對(duì)外部存儲(chǔ)器的訪問速度。AMBA總線已成為SoC片上總線的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)之一,設(shè)計(jì)基于AMBA總線規(guī)范的存儲(chǔ)器控制器具有較好的適用性。支持多種不同類型的存儲(chǔ)器也是對(duì)存儲(chǔ)控制器的基本要求。 本文設(shè)計(jì)了一款基于AMBA總線的存儲(chǔ)控制器,它能夠支持多種類型的同步存儲(chǔ)器和異步存儲(chǔ)器。設(shè)計(jì)借鑒了Rudi通用存控和PrimeCell通用存控體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),針對(duì)項(xiàng)目的實(shí)際需求,提出了一種基于AMBA-AHB總線規(guī)范的通用存控(EMI)的整體設(shè)計(jì)方案。EMI由AHB總線接口單元、命令譯碼單元和存儲(chǔ)器接口單元組成。總線接口能夠處理AMBA-AHB總線協(xié)議,接受總線命令,和總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換;命令譯碼單元實(shí)現(xiàn)總線命令到存儲(chǔ)接口命令的轉(zhuǎn)換;存儲(chǔ)器接口單元將各種不同類型存儲(chǔ)器的控制邏輯分離成同步和異步兩種類型分別進(jìn)行控制,同步存儲(chǔ)控制中實(shí)現(xiàn)了SDR-SDRAM和SBSRAM的控制邏輯,異步存控支持對(duì)ASRAM、ROM、FLASH等存儲(chǔ)器的控制。EMI實(shí)現(xiàn)了對(duì)32b、16b、8b三種不同位寬的存儲(chǔ)器的讀寫訪問。EMI設(shè)計(jì)采用了異步FIFO,支持總線主機(jī)基于SPLIT回復(fù)傳輸機(jī)制,提高了總線利用率。 本文對(duì)EMI進(jìn)行了RTL級(jí)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、驗(yàn)證、邏輯綜合和優(yōu)化�；赥SMC65LP的標(biāo)準(zhǔn)單元庫工藝實(shí)現(xiàn),典型工作頻率為250MHz,面積93600um2,功耗3.633mW。對(duì)所做設(shè)計(jì)進(jìn)行了邏輯模擬驗(yàn)證和FPGA仿真,結(jié)果表明設(shè)計(jì)的外部存儲(chǔ)器接口功能正確,具有良好的兼容性,能夠和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的存儲(chǔ)器無縫連接,滿足設(shè)計(jì)需求。
【圖文】：

圖 1.1 基于 AMBA 總線的微處理器1.3 存儲(chǔ)控制器相關(guān)研究1.3.1 CPU 中的存控發(fā)展?fàn)顩r通用 CPU 中，負(fù)責(zé)與外部存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)的存控部件都由主板上的現(xiàn)。而在嵌入式微處理器，例如 DSP（Digital Signal Processor，數(shù)字、ASIC（Application Specific Integrated Circuit，專用集成電路），以控部件常常與 CPU 核、DMA（Direct Memory Access，直接存儲(chǔ)器集成在一塊芯片上，通過外部總線直接與存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)。這種負(fù)儲(chǔ)器的存控部件也稱為存儲(chǔ)器接口。將存儲(chǔ)器接口與處理器核集成上的方式能夠有效提高數(shù)據(jù)吞吐帶寬，降低系統(tǒng)功耗，減少板上布傳輸?shù)母蓴_。 AMD 發(fā)布 Athlon 64 開始，可以發(fā)現(xiàn) K8 平臺(tái)幾乎所有主板都采用而不是傳統(tǒng)的南北橋設(shè)計(jì)。Athlon 64 的一個(gè)很重要的創(chuàng)新就是其首 內(nèi)部集成了內(nèi)存控制器，，而傳統(tǒng)的內(nèi)存控制器都是在主板芯片組的

但是不能用于控制動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。它的內(nèi)部控制邏輯非常精簡有效夠充分的利用存儲(chǔ)器的讀寫帶寬，但是通用性不強(qiáng)(不能用于控制動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)制了其使用[20]。2002 年，ARM 公司推出了 PrimeCell Multiport Mcmory Controller，這是一正意義上的通用存儲(chǔ)器控制器，可以用來控制各種靜態(tài)存儲(chǔ)器和各種動(dòng)態(tài)存；而且因?yàn)椴捎昧硕鄠�(gè)端口連接到 AHB 總線，在內(nèi)部設(shè)置了 4 個(gè) 16 字高效器，訪存延遲中的存儲(chǔ)器控制器耗費(fèi)小，存儲(chǔ)器帶寬利用率也很高。但是編夠靈活，對(duì)各個(gè)片選可以外接的存儲(chǔ)器類型和參數(shù)指標(biāo)有所限制，而且編程太過于繁瑣。1.1.4 課題來源本論文源于國家 863 重點(diǎn)項(xiàng)目“高性能嵌入式應(yīng)用的可重構(gòu)媒體處理器 片設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)”�？芍貥�(gòu)媒體 SoC 芯片面向高性能媒體處理應(yīng)用，內(nèi)含可重理單元，支持高清電視標(biāo)準(zhǔn)媒體數(shù)據(jù)處理，其結(jié)構(gòu)框圖如圖 1.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP333;TN47

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本文編號(hào)：2605547