【摘要】：隨著雷達數(shù)據(jù)記錄回放系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸速率的要求越來越高,提出了一種基于外設部件高速互連標準(PCIE)總線的多通道分散集聚DMA的改進方法。針對現(xiàn)有分散集聚DMA獲取、更新描述符需要DMA控制器與驅(qū)動頻繁握手的不足,提出了一種通過集中傳輸DMA描述符鏈表給FPGA的方法,基于該方法設計了一種改進的DMA控制器,實現(xiàn)了雷達數(shù)據(jù)的連續(xù)傳輸,并能夠與雷達信號處理系統(tǒng)配合,實現(xiàn)雷達數(shù)據(jù)的流水傳輸與處理。該設計具有良好的穩(wěn)定性,實際測試的數(shù)據(jù)傳輸速率最高能達到1500MB/s,能夠滿足雷達數(shù)據(jù)的高速傳輸。
【圖文】：

據(jù)通道，可以在實際應用中根據(jù)需要實現(xiàn)雷達數(shù)據(jù)的流水傳輸與處理。１現(xiàn)有分散集聚ＤＭＡ原理因為分散集聚ＤＭＡ申請的內(nèi)存是物理不連續(xù)的，所以上位機在申請一定大小的內(nèi)存時，會生成描述符鏈表，描述符鏈表中的每一個描述符都指向了一小塊物理連續(xù)的內(nèi)存，描述符中定義了控制狀態(tài)信息和內(nèi)存信息。其中，描述符最后３２ｂｉｔ是一個指向下一個描述符的指針，這個指針將各個描述符連接成描述符鏈表，由此就可以映射到整個物理不連續(xù)的內(nèi)存［１１］。在傳統(tǒng)分散集聚ＤＭＡ的傳輸過程中，如圖１所示，首先ＤＭＡ控制器從驅(qū)動讀取描述符鏈表中的一個描述符并存到描述符引擎中，ＤＭＡ控制器根據(jù)描述符引擎中的信息完成對應內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸后，描述符更新引擎將此描述符的更新信息傳到描述符鏈表中，然后描述符引擎通過指向下一個描述符的指針向驅(qū)動獲取下一個描述符的信息，由此進行下一個描述符對應內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸。此方式在傳輸完成一個描述符對應內(nèi)存的數(shù)據(jù)后，需要等待描述符更新引擎更新描述符信息和描述符引擎讀取下一個描述符的信息，降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)某掷m(xù)性。圖１現(xiàn)有分散集聚ＤＭＡ示意圖２改進分散集聚ＤＭＡ設計２．１ＤＭＡ控制器設計針對驅(qū)動與ＤＭＡ控制器頻繁握手的不足，本設計在上位機驅(qū)動中對描述符鏈表作了提取處理，由于描述符（３２Ｂ）中的保留位以及狀態(tài)位等在ＤＭＡ控制器中是無用信息，因此本設計直接選取了有用的上位機內(nèi)存地址位（８Ｂ）和數(shù)據(jù)長度位（４Ｂ）發(fā)送至ＤＭＡ控制器，描述符其他數(shù)據(jù)不再發(fā)送。當ＤＭＡ控制器初始化以后，驅(qū)動直接將所有描述符的系統(tǒng)地址位和數(shù)據(jù)長度位發(fā)送至描述符引擎，如圖２

示，首先ＤＭＡ控制器從驅(qū)動讀取描述符鏈表中的一個描述符并存到描述符引擎中，ＤＭＡ控制器根據(jù)描述符引擎中的信息完成對應內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸后，，描述符更新引擎將此描述符的更新信息傳到描述符鏈表中，然后描述符引擎通過指向下一個描述符的指針向驅(qū)動獲取下一個描述符的信息，由此進行下一個描述符對應內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸。此方式在傳輸完成一個描述符對應內(nèi)存的數(shù)據(jù)后，需要等待描述符更新引擎更新描述符信息和描述符引擎讀取下一個描述符的信息，降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)某掷m(xù)性。圖１現(xiàn)有分散集聚ＤＭＡ示意圖２改進分散集聚ＤＭＡ設計２．１ＤＭＡ控制器設計針對驅(qū)動與ＤＭＡ控制器頻繁握手的不足，本設計在上位機驅(qū)動中對描述符鏈表作了提取處理，由于描述符（３２Ｂ）中的保留位以及狀態(tài)位等在ＤＭＡ控制器中是無用信息，因此本設計直接選取了有用的上位機內(nèi)存地址位（８Ｂ）和數(shù)據(jù)長度位（４Ｂ）發(fā)送至ＤＭＡ控制器，描述符其他數(shù)據(jù)不再發(fā)送。當ＤＭＡ控制器初始化以后，驅(qū)動直接將所有描述符的系統(tǒng)地址位和數(shù)據(jù)長度位發(fā)送至描述符引擎，如圖２所示，此后，描述符引擎便不需要與驅(qū)動握手。圖２改進后分散集聚ＤＭＡ示意圖由于改進后分散集聚ＤＭＡ是應用在雷達數(shù)據(jù)記錄回放系統(tǒng)中，雷達數(shù)據(jù)量非常大，遠大于一個描述符對應的內(nèi)存（通常４ＫＢ），不會出現(xiàn)實際傳輸數(shù)據(jù)小于描述符內(nèi)存的情況，因此不需要更新描述符中實際傳輸數(shù)據(jù)大�，F(xiàn)有描述符更新引擎的一個重要作用是當一個描述符對應內(nèi)存完成數(shù)據(jù)傳輸以后，通知驅(qū)動此內(nèi)存可進行數(shù)據(jù)讀取或?qū)懭�，可是在分散集聚ＤＭＡ實際傳輸過程中都是所有描述符對應內(nèi)存完成數(shù)據(jù)傳輸以后，上位機才會對內(nèi)
【作者單位】： 中國科學院電子學研究所;微波成像技術國家重點實驗室;中國科學院大學;
【分類號】：TN957

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本文編號：2551034