一种基于MPC8260和FPGA的DMA接口设计与实现

MPC8260微处理器是一款由Freescale公司设计，主要针对数据通信领域的产品，它采用双核结构设计，包括一个高性能的MPC603e 64位RISC微处理器核心和一个专为通信设计的32位RISC通信处理模块（CPM）。MPC8260能够支持多种DMA实现方式，包括用于不同数据传输源/目的设备、不同传输数据块大小和存储模式的多种机制，使其在不同应用场合中具有较高的适用性和灵活性。 在设计以MPC8260为硬件平台的DMA接口时，关键在于合理利用其通信处理模块（CPM）提供的直接内存访问（DMA）机制。DMA接口能够使得某些数据传输操作无需CPU介入即可完成，大大减少了CPU负担，提高数据传输速率。CPM模块包括了SDMA模块，SDMA模块可以与60x总线以及本地总线相连，并能够直接访问CPM内部的双口RAM。通过SDMA模块，MPC8260能够模拟出4个独立的IDMA通道，这些通道可以用于实现存储器到存储器以及外设到存储器之间的数据传输。 在实现IDMA传输方式时，有两种触发方式：一种是通过握手信号控制的IDMA传输，另一种是通过CP命令控制的IDMA传输。在握手信号控制的IDMA传输模式中，传输过程主要由通信处理器模块（CP）控制，握手信号包括DMA请求信号DREQ、DMA应答信号DACK和DMA结束信号DONE。在这种模式下，PowerPC内核在通道初始化后，CP按照通道参数设置和握手信号进行数据的收发，从而在最大程度上释放内核资源。然而，该方式有其局限性，比如SDRAM和MPC8260之间的数据同步较为复杂，以及总线利用率低等问题。 另一种CP命令控制的IDMA传输方式，可以通过向CP命令寄存器中写入特定的指令来启动数据传输。在这种模式下，传输的控制权从握手信号转移到了CP命令，从而可以避免握手信号控制方式的一些限制，如总线利用率低等问题。 MPC8260微处理器与FPGA之间的高速数据传输接口设计，需要根据系统需求，选择合适的DMA传输方式。例如，在高速数据采集和处理的应用中，为了达到最高传输速率500Mbps，需要综合考虑DMA传输机制和中断处理机制，来设计一种高效的接口。 考虑到嵌入式微控制器与嵌入式微处理器的不同，嵌入式微控制器具有单片化的特点，它在嵌入式设备中广泛应用，具有体积小、功耗低、成本低和可靠性高的优点。而嵌入式微处理器则具有通用计算机CPU的特点，但是它被配置在专门设计的电路板上，只保留与嵌入式应用紧密相关的功能硬件，从而实现低功耗、低资源占用以及满足嵌入式应用特殊要求的目标。 在本文所提及的系统中，主控板硬件核心是MPC8260，负责加载系统软件、数据分发和与外部命令控制交互。系统软件采用高性能的VxWorks嵌入式实时操作系统。从天线接收到的射频信号通过变频器和A/D变换后，数据会传输到主控板。FPGA作为硬件加速器，对数据进行预处理后，在MPC8260的控制下，数据被传输到本地内存。CPU完成数据打包后进行快速分发处理。这种架构满足了软件无线电平台设计的要求，适用于信号侦收和处理等场合。 MPC8260处理器以及其DMA接口的设计，能够在保证高效率数据传输的同时，兼顾系统的实时性和稳定性，是现代通信系统设计中的一个重要组成部分。