适应多种时序的DMA控制器设计

擦除。因为在写卡和擦卡之后，SD卡需要过一定时间后才能接受新的命令，所以操作文件链表和擦卡比较耗时间，一般需要15 ms左右。在此之后，为了提高写卡速度，基带芯片先将一部分数据(如512字节)利用DMA控制器写入存储器中，这需要的时间为250 nsx512/2=0.064 ms，然后配置SD卡控制器向SD卡发出CMD25(multiply block write conlluand)命令。基带芯片设置每个CMD25向卡写入10个block数据。在接收到SD卡发回的响应后，SD卡控制器将利用DMA接口从 DMA存储器中读出图像数据并同时将数据写入SD卡中。在SD卡控制器写卡的同时，基带芯片将剩余的9个block数据写入DMA存储器。SD卡的时钟频率为24 MHz，为其工作在4根数据线模式时，其传送完所有5 120字节的数据只需要42nsx2x5120=0.43 ms。但是基带芯片写完剩余的9个block需要250nsx512x9/2=0.576 ms>0.43 ms，所以从基带芯片写第1个block开始到SD卡控制器把最后一个block写入SD卡大约需要时间为 0.064+0.576+0.045=0.685 ms。在此之后，SD卡将进入编程状态(programming状态)，这段时间因卡而异，在实际调试中使用的卡一般编程状态会持续5 ms左右。至此基带芯片完成一次5 120字节的写卡需要时间为：15+0.685+5=20.685ms。如前所述每幅JPEG压缩后的320x240的图片大约为15360字节，即30 个block，所以写完一幅图片需要的总时间约为3x20.685=62.055ms，其小于前面计算的67.08ms，所以基带芯片和SD卡控制器可以在每帧图像的帧消隐时间内完成写卡操作。

　　2 DMA控制器的实现

　　2.1 DMA控制器接口

　　为了更准确地描述该DMA控制器的工作流程，其主要接口信号介绍如下。DMA控制器与3部分逻辑的接口为：基带芯片的EMI接口、DMA存储器接口、SD卡控制器。

　　1)与基带芯片的接口 这个接口中，与该DMA控制器关系最密切的信号是host_dma_wr，其为基带芯片送给DMA存储器的写信号，这个信号低电平有效。

　　2)DMA存储器接口 dma_memory_addr为DMA存储器的地址信号。为了能够保存10个block的数据，DMA存储器的容量为2560x16=5120字节，所以dma_memory_addr的位宽为12位;drag_memory_datain为DMA存储器的数据输入端口，位宽为16 位;dma_memory_dataout为DMA存储器的数据输出端口，位宽为16位;dma_memory_wen为DMA存储器的写使能信号，低电平有效。

　　3)SD卡控制器接口 dma_req是SD卡控制器发出的DMA请求信号，高电平有效。其为DMA控制器做速度协调的重要信号，如果其为高则表示SD卡控制器要求与DMA存储器做DMA传送;如果该信号被置低，可能存在两种情况，①可能是本次DMA传送已经完成，②可能是SD卡控制器的读或写卡速度低于其操作DMA存储器的速度，所以SD卡控制器暂停DMA操作;dma_write是SD卡控制器发出的DMA写标志信号。如果其为1表示SD卡控制器在做读卡操作，并准备将读出的数据写入DMA存储器;如果其为0表示SD卡控制器在做写卡操作，并准备从DMA存储器中读取数据;dma_ ack是DMA控制器发给SD卡控制器的应答信号，其相当于DMA传输数据的有效信号;dma_rdata是DMA读模式的数据输出端口，位宽为32 位;dma_ wdata是DMA写模式的数据输入端口，位宽为32位。

　　2.2 DMA控制器的工作流程

　　为了使DMA控制器能更灵活地适应各种操作情况并很好的完成2个操作源(基带芯片、SD卡控制器)的速度匹配功能。下面将分别就multi-ple block write命令(CMD25)和multiple block read命令(CMD18)对该状态机的工作流程进行说明。

　　先将状态机中的几个重要变量做如下说明：

　　dma_num表示在一次多block读(CMD18)或写(CMD25)操作中，要向卡写入或读出多少个字节的数据。在该图像协处理器中，每次读或写卡都要操作10个block数据，所以dma_num将被设置为5 120;

　　dma_in_cnt表示在一次多block写卡操作中，基带芯片已经向DMA存储器中入了多少个字节的数据;

　　dam_cnt表示在本次多block操作中，SD卡控制器从DMA存储器中读出数据的字节数(DMA读模式)或写入DMA存储器中的数据字节数(DMA写模式)。

　　显然，在该图像协处理器中，每个CMD18和CMD25完成之后，dam_in_cnt和dma_cnt都将与dma_num相等，且均为5 120。

2.2.1 multiple block write

如前所述，每次multiple block write要向卡写入10个block数据，即10x512=5 120字节。为了提高写卡速度，基带芯片首先向DMA存储器中写入1个block数据，然后向SD卡发出CMD25(multi block write command)。当SD卡控制器发出CMD25并接收到该命令的应答信号后，立即向DMA控制器发出dma_req信号，准备从DMA存储器中读取数据。当DMA控制器监测到dma_req为1且dma_write为0后，将依次进入状