中心議題：
解決方案：
- 仿真多個IP核
- SDRAM控制器的設(shè)計
1引言
現(xiàn)代電子信息設(shè)備往往需要保存和處理大量的數(shù)字信息，一個高性能的Memory控制器可以大大提高系統(tǒng)的性能,。在進行SDRAM控制器的設(shè)計時,，需要考慮很多因素，設(shè)計完成以后還要進行多項測試看是否完全滿足所要求的各項性能,，為此我們設(shè)計了一個PDMA（Programmable Direct Mem o ry Access）用于測試SDRAM控制器的性能,。在SoC中，SDRAM控制器往往跟多個IP模塊（圖形處理單元,，音頻處理單元等）交換數(shù)據(jù),，采用多個PDMA通道同時訪問Memory可以真實模擬SDRAM控制器在SoC環(huán)境中被多個IP隨機訪問的情形。
2 PDMA的結(jié)構(gòu)及工作原理
PDMA是可編程直接存儲器存取的簡稱,。圖1 虛中框內(nèi)是PDMA的內(nèi)部模塊結(jié)構(gòu),，它主要由寄存器組和控制器兩大部分構(gòu)成，寄存器組用于保存配置參數(shù)和PDMA對SDRMA控制器訪問后的狀態(tài)信息及接收,、啟動,、停止等控制信息。圖2是 PDMA寄存器組的內(nèi)部結(jié)構(gòu),。
寄存器組模塊里包含了一個同步模塊,、控制寄存器,、狀態(tài)寄存器和各通道的寄存器組。每一個子通道的寄存器組又包含訪問基址寄存器,、訪問模式寄存器,、周期計數(shù)器等三個寄存器。各寄存器的功能描述如表1所示,。
3 測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理
在本設(shè)計中，PDMA用于仿真多個IP核對SDRAM控制器進行讀寫訪問以驗證SDRAM控制器的設(shè)計是否高效合理,，性能是否穩(wěn)定等指標,。
PDMA整個測試系統(tǒng)由PCI接口模塊、PDMA 以及SDRAM控制器三大部分構(gòu)成（見圖1）,。PCI接口模塊與PDMA之間以內(nèi)部IO總線相連接,。 PDMA與SDRAM控制器之間以內(nèi)部Memory總線連接。PCI接口模塊連接外部PCI總線與內(nèi)部的 PDMA,，轉(zhuǎn)換由外部發(fā)起的PCI IO訪問對PDMA進行參數(shù)配置以及對命令,、狀態(tài)等寄存器進行讀寫。PDMA在得到了配置參數(shù)及啟動訪問的命令信息后啟動對SDRAM控制器的訪問(寫然后讀),，并把測試的結(jié)果反映到PDMA的狀態(tài)寄存里,。
測試用PDMA的具體工作過程如下：
（1）PCI接口模塊對PDMA各通道進行參數(shù)配置（如訪問長度、訪問基址,、訪問方式等）,；
（2）PCI接口模塊寫PDMA的控制寄存器，啟動對SDRAM的讀寫,；
（3）PCI接口模塊讀PDMA的狀態(tài)寄存器,，探測訪問是否完成，如完成,，則讀取完成后的狀態(tài)信息（如錯誤位,，發(fā)生錯誤的地址）。
4 RTL仿真
完成RTL級的設(shè)計后,，我們利用Cadence公司的仿真工具VerilogXL對設(shè)計進行了功能仿真,。仿真的環(huán)境是基于PCI的，所以其仿真順序如下：
（1）配置PCI配置空間的IO Base 及 Mem o ry Base寄存器,；
（2）寫PCI配置空間54H,，58H等寄存器,，配置SDRAM 控制器及SDRAM芯片的參數(shù)；
（3）寫PCI配置空間的命令寄存器（offset==04h）,，使能該設(shè)備；
（4）訪問PCI IO空間中的PDMA配置寄存器,，設(shè)定各個PDMA通道的配置參數(shù),；
（5）寫入相應(yīng)的命令，啟動PDMA訪問內(nèi)新路子SDRAM控制器,；
（6）檢測PDMA的狀態(tài)寄存器,，根據(jù)設(shè)定的條件（正常結(jié)束或者發(fā)生錯誤）退出仿真程序；
（7）打開波形文件,，檢查是否有錯誤發(fā)生,。
圖5是由PCI發(fā)起的一次寫IO寄存器訪問的仿真波形，PDMA的配置數(shù)據(jù)就是通過若干這樣的操作完成的,。
相對而言,，我們更關(guān)注PDMA是如何訪問Memory的。圖6是由一個PDMA發(fā)起的寫讀模式下的訪問時序,。GROUP1的信號是由PDMA發(fā)起的內(nèi)部Memory總線信號組,，而GROUP2的信號是 Memory控制器和內(nèi)存芯片間的符合jedec標準的總線協(xié)議。從圖中我們可以清楚地看到總線協(xié)議的轉(zhuǎn)換過程,，及時發(fā)現(xiàn)是否有違反協(xié)議的情況發(fā)生,。
5 上板測試的方法和過程
在完成功能仿真后，使用Synopsys綜合工具 FPGA compiler對設(shè)計進行綜合,，并選用XILINX公司的VERTEX1600E系列為目標器件,，生成相應(yīng)的網(wǎng)表文件，下載到FPGA上進行測試,。綜合的結(jié)果如表3所示,。測試平臺是一臺PC機，帶有PCI標準接口的測試卡和PCI讀寫軟件,。上板測試過程如下：
（1）下載bit文件到FPGA中,；
（2）配置SDRAM控制器；
（3）置PDMA寄存器,；
（4）啟動PDMA訪問,；
（5）讀回PDMA的狀態(tài)位。
測試時需要輸入相應(yīng)的測試向量,，一個好的軟件界面可以大大減輕硬件工程師編寫,、輸入測試向量的工作量。表4是一個測試向量的內(nèi)容和結(jié)果,，像這樣的測試要進行多次以提高故障覆蓋率并統(tǒng)瞥鯥P的性能,。
6 實驗結(jié)論
經(jīng)過不斷調(diào)試和改進,，PDMA能夠按照功能寄存器的配置準確發(fā)起Memory訪問，并能夠及時報告SDRAM控制器的操作錯誤,。該測試平臺不僅適用于驗證SDRAM控制器的設(shè)計,，而且在經(jīng)過很小的改動后可以配置成支持對性能更好的DDR存儲控制器的測試驗證。靈活的配置方式使之成為一個通用的測試平臺,，對不同的Memory控制器的測試只需用軟件對相應(yīng)的配置寄存器進行配置即可,，硬件基本不用進行改動，大大節(jié)約了設(shè)計時間,，提高了設(shè)計的成功率和效益,。