用于测试SDRAM控制器的PDMA

1引言
现代电子信息设备往往需要保存和处理大量的数字信息，一个高性能的memory控制器可以大大提高系统的性能。在进行sdram控制器的设计时，需要考虑很多因素，设计完成以后还要进行多项测试看是否完全满足所要求的各项性能，为此我们设计了一个pdma（programmable direct mem o ry access）用于测试sdram控制器的性能。在soc中，sdram控制器往往跟多个ip模块（图形处理单元，音频处理单元等）交换数据，采用多个pdma通道同时访问memory可以真实模拟sdram控制器在soc环境中被多个ip随机访问的情形。
2 pdma的结构及工作原理
pdma是可编程直接存储器存取的简称。图1 虚中框内是pdma的内部模块结构，它主要由寄存器组和控制器两大部分构成，寄存器组用于保存配置参数和pdma对sdrma控制器访问后的状态信息及接收、启动、停止等控制信息。图2是 pdma寄存器组的内部结构。

寄存器组模块里包含了一个同步模块、控制寄存器、状态寄存器和各通道的寄存器组。每一个子通道的寄存器组又包含访问基址寄存器、访问模式寄存器、周期计数器等三个寄存器。各寄存器的功能描述如表1所示。

pdma的控制器主要由：产生写数据的状态机、地址译码模块、fifo以及读数据校验模块四部分构成。各模块的功能由表2描述。

pdma控制器的结构如图3所示，其核心逻辑是一个状态机，我们采用一个两层嵌套的状态机来实现控制功能，如图4所示。

3 测试系统的结构和工作原理
在本设计中，pdma用于仿真多个ip核对sdram控制器进行读写访问以验证sdram控制器的设计是否高效合理，性能是否稳定等指标。
pdma整个测试系统由pci接口模块、pdma 以及sdram控制器三大部分构成（见图1）。pci接口模块与pdma之间以内部io总线相连接。 pdma与sdram控制器之间以内部memory总线连接。pci接口模块连接外部pci总线与内部的 pdma，转换由外部发起的pci io访问对pdma进行参数配置以及对命令、状态等寄存器进行读写。pdma在得到了配置参数及启动访问的命令信息后启动对sdram控制器的访问(写然后读)，并把测试的结果反映到pdma的状态寄存里。
测试用pdma的具体工作过程如下：
（1）pci接口模块对pdma各通道进行参数配置（如访问长度、访问基址、访问方式等）；
（2）pci接口模块写pdma的控制寄存器，启动对sdram的读写；
（3）pci接口模块读pdma的状态寄存器，探测访问是否完成，如完成，则读取完成后的状态信息（如错误位，发生错误的地址）。
4 rtl仿真
完成rtl级的设计后，我们利用cadence公司的仿真工具verilogxl对设计进行了功能仿真。仿真的环境是基于pci的，所以其仿真顺序如下：
（1）配置pci配置空间的io base 及 mem o ry base寄存器；
（2）写pci配置空间54h，58h等寄存器，配置sdram 控制器及sdram芯片的参数；
（3）写pci配置空间的命令寄存器（offset==04h），使能该设备；
（4）访问pci io空间中的pdma配置寄存器，设定各个pdma通道的配置参数；
（5）写入相应的命令，启动pdma访问内新路子sdram控制器；
（6）检测pdma的状态寄存器，根据设定的条件（正常结束或者发生错误）退出仿真程序；
（7）打开波形文件，检查是否有错误发生。
图5是由pci发起的一次写io寄存器访问的仿真波形，pdma的配置数据就是通过若干这样的操作完成的。

相对而言，我们更关注pdma是如何访问memory的。图6是由一个pdma发起的写读模式下的访问时序。group1