DMA ελεγκτήs άμεσης προσπέλασης μνήμης επεξεργασμένο ενσωματωμένο σύστημα.

Abstract

Ένας ελεγκτής άμεσης προσπέλασης μνήμης έχει ως στόχο, την ελάφρυνση του επεξεργαστή, από τις μεταφορές δεδομένων μέσα στο σύστημα. Ο επεξεργαστής διατάζει τον ελεγκτή άμεσης προσπέλασης μνήμης να ξεκινήσει τις μεταφορές που πρέπει να γίνουν. Όσο γίνονται οι μεταφορές από τον ελεγκτή ο επεξεργαστής είναι ελεύθερος να κάνει άλλες δουλειές που του έχουν ανατεθεί μέχρι ο ελεγκτής να τον διακόψει και να τον ενημερώσει ότι οι μεταφορές έγιναν επιτυχώς. Μια υλοποίηση ενός τέτοιου ελεγκτή έγινε κατά την διάρκεια αυτής της πτυχιακής εργασίας πάνω στο σύστημα Zynq-7000 System on Chip. Η προβλεπόμενη χρήση του είναι για συστήματα που υποστηρίζουν το πρωτόκολλο AMBA και το AXI4 intrerface του. Τα χαρακτηριστικά του ελεγκτή περιλαμβάνουν μια διεπαφή AXI4-Lite slave με σκοπό τον προγραμματισμό των καταχωριτών της μέσω του επεξεργαστή, και μια διεπαφή AXI4-Full master για μέγιστο εύρος ζώνης στις μεταφορές. Επιπλέον περιλαμβάνεται μια διεπαφή για Scatter-Gather μέσω της οποίας γίνονται μεταφορές απο διάσπαρτες θέσεις μνήμης με την βοήθεια των descriptors. Ακόμη, υλοποιήθηκαν πολλαπλά κανάλια με προγραμματισμό προτεραιότητας για να μπορεί ο ελεγκτής να λαμβάνει εντολές για παραπάνω απο μια μεταφορές. Τέλος υλοποιήθηκε υποστήριξη για διακοπές για να ενημερώνεται ο επεξεργαστής για το πότε τελείωσαν οι μεταφορές απο τον ελεγκτή.

A Direct Memory Access (DMA) Controller offloads a processor from tasks that involve transferring of data inside the computing system. The processor commands the DMA controller to initiate the appropriate transactions. While the transactions are done by the DMA Controller on the background the Central Processing Unit (CPU) is free to return to the tasks it has to complete until it gets interrupted by the DMA when the transfers finish. An implementation of a DMA Controller was done during this Bachelor thesis on a Zynq-7000 System on Chip (SoC). It's intended use is for systems that support Advanced Microcontroller Bus Architecture (AMBA) and it's Advanced eXtensible Interface (AXI). Features of the controller include an AXI4-Lite slave interface in order to be programmed by the processor and an AXI4-Full master interface for maximum bandwidth in the transactions. Additionally a Scatter-Gather interface is included for descriptor-based transfers from scattered memory addresses. Furthermore, multiple channels are implemented with priority scheduling in order to accommodate more than one transactions requests. Lastly, implementation of interrupt support to inform the CPU when transactions finish.