本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種實(shí)用性強(qiáng)、基于axi協(xié)議的高性能ddr控制器及數(shù)據(jù)傳輸方法。
背景技術(shù)：
隨著電路設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝等方面的進(jìn)步，cpu處理能力不斷高速提升，而處理器與dram工作頻率的差異變大會(huì)大大降低整個(gè)系統(tǒng)的性能，提高總線的帶寬和各設(shè)備的工作效率成為提高系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。由于axi總線本身的高性能以及arm微處理器的廣泛應(yīng)用，使得axi成為soc設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛的總線標(biāo)準(zhǔn)。在soc設(shè)計(jì)中，由于比普通計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)使用更少容量的緩存和更簡(jiǎn)化的存儲(chǔ)體系，訪存性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響更為巨大，在存儲(chǔ)器物理參數(shù)確定的情況下，存儲(chǔ)接口的設(shè)計(jì)將直接影響存儲(chǔ)部分的性能，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。
為此，提出一種基于axi協(xié)議的高性能ddr控制器及數(shù)據(jù)傳輸方法，其主要目的是設(shè)計(jì)出與axi協(xié)議兼容的ddr控制器，用于連接axi總線和存儲(chǔ)器，完成高效的訪存，提升整體系統(tǒng)的性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對(duì)以上不足之處，提供一種實(shí)用性強(qiáng)、基于axi協(xié)議的高性能ddr控制器及數(shù)據(jù)傳輸方法。
一種基于axi協(xié)議的高性能ddr控制器，其數(shù)據(jù)輸入端連接axi總線，數(shù)據(jù)輸出端則連接ddr存儲(chǔ)器，其結(jié)構(gòu)包括axi接口模塊、寄存器配置模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、控制模塊、時(shí)序模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊，其中，
axi接口模塊，與axi總線通信連接，并生成數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)；
寄存器配置模塊，包括一組寄存器，通過(guò)對(duì)寄存器值的配置完成對(duì)該ddr控制器內(nèi)其它模塊參數(shù)的設(shè)置；
數(shù)據(jù)緩存模塊，連接axi接口模塊，并將從axi接口模塊傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)緩存，等待數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂菩盘?hào)；
控制模塊，生成數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂菩盘?hào)并發(fā)送給數(shù)據(jù)緩存模塊；
時(shí)序模塊，配合控制模塊的控制信號(hào)，控制數(shù)據(jù)傳輸模塊的工作狀態(tài)；
數(shù)據(jù)傳輸模塊，完成axi總線與ddr存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳輸，即基于控制模塊的控制信號(hào)，將數(shù)據(jù)緩存模塊中緩存的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絛dr控制器。
還包括狀態(tài)模塊、刷新模塊，其中，
狀態(tài)模塊，記錄當(dāng)前ddr控制器所處的狀態(tài)，通過(guò)監(jiān)控時(shí)序模塊的命令輸出，記錄當(dāng)前axi總線與存儲(chǔ)器的狀態(tài)，控制模塊在進(jìn)行控制信號(hào)生成時(shí)，從狀態(tài)模塊讀取相關(guān)狀態(tài)信息，作為參考依據(jù)；
刷新模塊，該刷新模塊包括一個(gè)帶置數(shù)功能的計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器倒計(jì)至0時(shí)就會(huì)發(fā)出刷新請(qǐng)求信號(hào)，此時(shí)計(jì)數(shù)器停止；等到刷新過(guò)程結(jié)束時(shí)，時(shí)序模塊發(fā)出刷新請(qǐng)求的應(yīng)答信號(hào)，刷新模塊就會(huì)從寄存器配置模塊中取值并重新開(kāi)始倒計(jì)數(shù)。
所述axi接口模塊生成的數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)包括數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈帐中盘?hào)以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻憫?yīng)信號(hào)，其中握手信號(hào)包括讀地址通道握手信號(hào)、讀數(shù)據(jù)通道握手信號(hào)、寫(xiě)地址通道握手信號(hào)、寫(xiě)數(shù)據(jù)通道握手信號(hào)、寫(xiě)響應(yīng)通道握手信號(hào)；數(shù)據(jù)傳輸響應(yīng)信號(hào)則基于axi總線規(guī)定生成。
所述寄存器配置模塊是存儲(chǔ)控制器的寄存器接口，包含一組寄存器，通過(guò)經(jīng)由axi總線接口模塊傳輸過(guò)來(lái)的總線數(shù)據(jù)完成對(duì)寄存器值的配置，各寄存器與ddr控制器內(nèi)的其它模塊相對(duì)應(yīng)，將寄存器的值配置后完成對(duì)相應(yīng)模塊參數(shù)的設(shè)置。
所述數(shù)據(jù)緩存模塊包括控制緩沖區(qū)和存儲(chǔ)緩沖區(qū)兩類，每類緩沖區(qū)均包含寫(xiě)命令緩沖區(qū)、讀命令緩沖區(qū)、寫(xiě)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)及讀數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，負(fù)責(zé)對(duì)經(jīng)由axi接口模塊傳輸過(guò)來(lái)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行判斷分類，并分配到對(duì)應(yīng)緩沖區(qū)中等待傳輸。
所述控制模塊通過(guò)接收來(lái)自數(shù)據(jù)緩存模塊及狀態(tài)模塊的數(shù)據(jù)完成仲裁，生成控制信號(hào)，具體為：控制模塊進(jìn)行讀寫(xiě)命令的仲裁，根據(jù)信號(hào)的優(yōu)先級(jí)以及當(dāng)前存儲(chǔ)器所處的狀態(tài)來(lái)生成控制信號(hào)，即讀寫(xiě)請(qǐng)求的傳輸順序及傳輸開(kāi)始、結(jié)束時(shí)間。
所述時(shí)序模塊負(fù)責(zé)進(jìn)行具體的存儲(chǔ)總線時(shí)序的產(chǎn)生，即把控制模塊傳輸來(lái)的命令轉(zhuǎn)換為實(shí)際的存儲(chǔ)總線時(shí)序操作，控制數(shù)據(jù)傳輸模塊的工作狀態(tài)；控制模塊只負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸操作的仲裁，而對(duì)ddr存儲(chǔ)器包括初始化操作、刷新操作的特殊操作由時(shí)序模塊來(lái)控制完成。
當(dāng)axi總線數(shù)據(jù)寬度與存儲(chǔ)總線的數(shù)據(jù)寬帶不一樣時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸模塊完成數(shù)據(jù)位寬間的轉(zhuǎn)換，在滿足各自的傳輸協(xié)議的前提下，完成axi總線與ddr存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳輸。
一種基于axi協(xié)議的高性能數(shù)據(jù)傳輸方法，基于上述ddr控制器，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：
首先傳輸數(shù)據(jù)經(jīng)axt總線進(jìn)入axi接口模塊，axi接口模塊生成的數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)，該數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)包括數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈帐中盘?hào)以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻憫?yīng)信號(hào)，其中握手信號(hào)包括讀地址通道握手信號(hào)、讀數(shù)據(jù)通道握手信號(hào)、寫(xiě)地址通道握手信號(hào)、寫(xiě)數(shù)據(jù)通道握手信號(hào)、寫(xiě)響應(yīng)通道握手信號(hào)；數(shù)據(jù)傳輸響應(yīng)信號(hào)則基于axi總線規(guī)定生成；
數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)進(jìn)入數(shù)據(jù)緩存模塊中暫存，該數(shù)據(jù)緩存模塊對(duì)經(jīng)由axi接口模塊傳輸過(guò)來(lái)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行判斷分類，并分配到對(duì)應(yīng)緩沖區(qū)中等待傳輸，所述對(duì)應(yīng)緩沖區(qū)包括控制緩沖區(qū)和存儲(chǔ)緩沖區(qū)兩類，每類緩沖區(qū)均包含寫(xiě)命令緩沖區(qū)、讀命令緩沖區(qū)、寫(xiě)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)及讀數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；
通過(guò)控制模塊進(jìn)行讀寫(xiě)命令的仲裁，即通過(guò)接收來(lái)自數(shù)據(jù)緩存模塊及狀態(tài)模塊的數(shù)據(jù)完成仲裁，生成控制信號(hào)，該控制信號(hào)包括讀寫(xiě)請(qǐng)求的傳輸順序及傳輸開(kāi)始、結(jié)束時(shí)間；
時(shí)序模塊根據(jù)控制模塊的控制信號(hào)，把控制模塊傳輸來(lái)的命令轉(zhuǎn)換為實(shí)際的存儲(chǔ)總線時(shí)序操作，控制數(shù)據(jù)傳輸模塊的工作狀態(tài)；
最后由數(shù)據(jù)傳輸模塊完成axi總線與ddr存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳輸。
所述數(shù)據(jù)傳輸周期性自動(dòng)完成，該周期控制通過(guò)刷新模塊實(shí)現(xiàn)，具體為：該刷新模塊配置一個(gè)帶置數(shù)功能的計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器倒計(jì)至0時(shí)就會(huì)發(fā)出刷新請(qǐng)求信號(hào)，此時(shí)計(jì)數(shù)器停止；等到刷新過(guò)程結(jié)束時(shí)，時(shí)序模塊發(fā)出刷新請(qǐng)求的應(yīng)答信號(hào)，刷新模塊就會(huì)從寄存器配置模塊中取值并重新開(kāi)始倒計(jì)數(shù)。
本發(fā)明的一種基于axi協(xié)議的高性能ddr控制器及數(shù)據(jù)傳輸方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
該發(fā)明的一種基于axi協(xié)議的高性能ddr控制器及數(shù)據(jù)傳輸方法，本發(fā)明的ddr存儲(chǔ)控制器作為axi總線和存儲(chǔ)器間的一個(gè)接口，用于完成高效訪存的工作，提高了整體系統(tǒng)的性能，同時(shí)可以更好的滿足項(xiàng)目需求，降低項(xiàng)目預(yù)算，本發(fā)明的方法則對(duì)ddr控制器內(nèi)部邏輯和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了良好的改進(jìn)，有效提高數(shù)據(jù)傳輸效率，實(shí)用性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)，易于推廣。
附圖說(shuō)明
為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
附圖1為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
如附圖1所示，一種基于axi協(xié)議的高性能ddr控制器，此存儲(chǔ)控制器作為axi總線和存儲(chǔ)器間的一個(gè)接口，用于完成高效訪存的工作。其數(shù)據(jù)輸入端連接axi總線，數(shù)據(jù)輸出端則連接ddr存儲(chǔ)器，本發(fā)明給出了該ddr控制器的整體結(jié)構(gòu)和模塊劃分，描述了存儲(chǔ)控制器各個(gè)子模塊的功能及設(shè)計(jì)方法。本模型結(jié)構(gòu)主要包括以下模塊：axi接口模塊、寄存器配置模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、控制模塊、時(shí)序模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊。
其中，
axi接口模塊，與axi總線通信連接，并生成數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)；
寄存器配置模塊，包括一組寄存器，通過(guò)對(duì)寄存器值的配置完成對(duì)該ddr控制器內(nèi)其它模塊參數(shù)的設(shè)置；
數(shù)據(jù)緩存模塊，連接axi接口模塊，并將從axi接口模塊傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)緩存，等待數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂菩盘?hào)；
控制模塊，生成數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂菩盘?hào)并發(fā)送給數(shù)據(jù)緩存模塊；
時(shí)序模塊，配合控制模塊的控制信號(hào)，控制數(shù)據(jù)傳輸模塊的工作狀態(tài)；
數(shù)據(jù)傳輸模塊，完成axi總線與ddr存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳輸，即基于控制模塊的控制信號(hào)，將數(shù)據(jù)緩存模塊中緩存的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絛dr控制器。
還包括狀態(tài)模塊、刷新模塊，其中，
狀態(tài)模塊，記錄當(dāng)前ddr控制器所處的狀態(tài)，通過(guò)監(jiān)控時(shí)序模塊的命令輸出，記錄當(dāng)前axi總線與存儲(chǔ)器的狀態(tài)，控制模塊在進(jìn)行控制信號(hào)生成時(shí)，從狀態(tài)模塊讀取相關(guān)狀態(tài)信息，作為參考依據(jù)；
刷新模塊，該刷新模塊包括一個(gè)帶置數(shù)功能的計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器倒計(jì)至0時(shí)就會(huì)發(fā)出刷新請(qǐng)求信號(hào)，此時(shí)計(jì)數(shù)器停止；等到刷新過(guò)程結(jié)束時(shí)，時(shí)序模塊發(fā)出刷新請(qǐng)求的應(yīng)答信號(hào)，刷新模塊就會(huì)從寄存器配置模塊中取值并重新開(kāi)始倒計(jì)數(shù)。
所述axi接口模塊生成的數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)包括數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈帐中盘?hào)以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻憫?yīng)信號(hào)，即axi接口模塊分別生成axi總線定義了五條獨(dú)立通道上的握手信號(hào)，握手信號(hào)具體包括讀地址通道握手信號(hào)、讀數(shù)據(jù)通道握手信號(hào)、寫(xiě)地址通道握手信號(hào)、寫(xiě)數(shù)據(jù)通道握手信號(hào)、寫(xiě)響應(yīng)通道握手信號(hào)；數(shù)據(jù)傳輸響應(yīng)信號(hào)則基于axi總線規(guī)定生成。
所述寄存器配置模塊是存儲(chǔ)控制器的寄存器接口，包含一組寄存器，各寄存器與其它模塊相對(duì)應(yīng)，將寄存器的值配置成特定含義的數(shù)值即可完成對(duì)相應(yīng)模塊參數(shù)的設(shè)置。例如，刷新周期寄存器內(nèi)的數(shù)值為控制器中刷新模塊所需要的計(jì)數(shù)器預(yù)設(shè)值，每次刷新完成后，刷新模塊會(huì)重新從寄存器中取出數(shù)值。本模塊通過(guò)經(jīng)由axi總線接口模塊傳輸過(guò)來(lái)的總線數(shù)據(jù)完成對(duì)寄存器值的配置。
所述數(shù)據(jù)緩存模塊包括控制緩沖區(qū)和存儲(chǔ)緩沖區(qū)兩類，每類緩沖區(qū)均包含寫(xiě)命令緩沖區(qū)、讀命令緩沖區(qū)、寫(xiě)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)及讀數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，負(fù)責(zé)對(duì)經(jīng)由axi接口模塊傳輸過(guò)來(lái)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行判斷分類，并分配到對(duì)應(yīng)緩沖區(qū)中等待傳輸。
所述控制模塊通過(guò)接收來(lái)自數(shù)據(jù)緩存模塊及狀態(tài)模塊的數(shù)據(jù)完成仲裁，根據(jù)信號(hào)的優(yōu)先級(jí)以及當(dāng)前存儲(chǔ)器所處的狀態(tài)來(lái)生成控制信號(hào)，具體為：控制模塊進(jìn)行讀寫(xiě)命令的仲裁，根據(jù)信號(hào)的優(yōu)先級(jí)以及當(dāng)前存儲(chǔ)器所處的狀態(tài)來(lái)生成控制信號(hào)，即讀寫(xiě)請(qǐng)求的傳輸順序及傳輸開(kāi)始、結(jié)束時(shí)間。
所述時(shí)序模塊負(fù)責(zé)進(jìn)行具體的存儲(chǔ)總線時(shí)序的產(chǎn)生，即把控制模塊傳輸來(lái)的命令轉(zhuǎn)換為實(shí)際的存儲(chǔ)總線時(shí)序操作，控制數(shù)據(jù)傳輸模塊的工作狀態(tài)。控制模塊只負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸操作的仲裁，而ddr存儲(chǔ)器的特殊操作如初始化操作及刷新操作等則由時(shí)序模塊來(lái)控制完成。
當(dāng)axi總線數(shù)據(jù)寬度與存儲(chǔ)總線的數(shù)據(jù)寬帶不一樣時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸模塊完成數(shù)據(jù)位寬間的轉(zhuǎn)換，在滿足各自的傳輸協(xié)議的前提下，完成axi總線與ddr存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳輸。
一種基于axi協(xié)議的高性能數(shù)據(jù)傳輸方法，基于上述ddr控制器，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：
首先傳輸數(shù)據(jù)經(jīng)axt總線進(jìn)入axi接口模塊，axi接口模塊生成的數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)，該數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)包括數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈帐中盘?hào)以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻憫?yīng)信號(hào)，其中握手信號(hào)包括讀地址通道握手信號(hào)、讀數(shù)據(jù)通道握手信號(hào)、寫(xiě)地址通道握手信號(hào)、寫(xiě)數(shù)據(jù)通道握手信號(hào)、寫(xiě)響應(yīng)通道握手信號(hào)；數(shù)據(jù)傳輸響應(yīng)信號(hào)則基于axi總線規(guī)定生成；
數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)進(jìn)入數(shù)據(jù)緩存模塊中暫存，該數(shù)據(jù)緩存模塊對(duì)經(jīng)由axi接口模塊傳輸過(guò)來(lái)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行判斷分類，并分配到對(duì)應(yīng)緩沖區(qū)中等待傳輸，所述對(duì)應(yīng)緩沖區(qū)包括控制緩沖區(qū)和存儲(chǔ)緩沖區(qū)兩類，每類緩沖區(qū)均包含寫(xiě)命令緩沖區(qū)、讀命令緩沖區(qū)、寫(xiě)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)及讀數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；
通過(guò)控制模塊進(jìn)行讀寫(xiě)命令的仲裁，即通過(guò)接收來(lái)自數(shù)據(jù)緩存模塊及狀態(tài)模塊的數(shù)據(jù)完成仲裁，生成控制信號(hào)，該控制信號(hào)包括讀寫(xiě)請(qǐng)求的傳輸順序及傳輸開(kāi)始、結(jié)束時(shí)間；
時(shí)序模塊根據(jù)控制模塊的控制信號(hào)，把控制模塊傳輸來(lái)的命令轉(zhuǎn)換為實(shí)際的存儲(chǔ)總線時(shí)序操作，控制數(shù)據(jù)傳輸模塊的工作狀態(tài)；
最后由數(shù)據(jù)傳輸模塊完成axi總線與ddr存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳輸。
所述數(shù)據(jù)傳輸周期性自動(dòng)完成，該周期控制通過(guò)刷新模塊實(shí)現(xiàn)，具體為：該刷新模塊配置一個(gè)帶置數(shù)功能的計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器倒計(jì)至0時(shí)就會(huì)發(fā)出刷新請(qǐng)求信號(hào)，此時(shí)計(jì)數(shù)器停止；等到刷新過(guò)程結(jié)束時(shí)，時(shí)序模塊發(fā)出刷新請(qǐng)求的應(yīng)答信號(hào)，刷新模塊就會(huì)從寄存器配置模塊中取值并重新開(kāi)始倒計(jì)數(shù)。
本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其它實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同或相似部分互相參見(jiàn)即可。對(duì)于實(shí)施例公開(kāi)的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開(kāi)的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法部分說(shuō)明即可。
以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種基于axi協(xié)議的高性能ddr控制器及數(shù)據(jù)傳輸方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。