基于MPC8260和FPGA的DMA接口设计

　　引言

　　在基于软件无线电的某无线通信信号侦收平台的设计中，天线接收到的信号经过变频器处理和A/D变换之后，经过高速通道把采集的信号送入主控板进行数据分发处理。系统的结构框图如图1所示。

图1 主控板的系统结构框图

　　主控板的硬件核心是嵌入式微处理器MPC8260，负责系统软件的加载、数据的分发以及与外界命令控制的交互。软件上，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经过变频和A/D变换之后作为数据源连接到FPGA，FPGA对接收到的数据进行中频变换和信道估计等预处理后，在CPU的控制下将数据传输到本地内存，最后CPU对数据打包后进行快速分发。

　　嵌入式微控制器的典型代表是单片机(Microcontroller Unit)，这种8位(8根数据线，8位指令)的电子器件目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。

　　嵌入式微处理器(Microprocessor Unit，MPU)由通用计算机中的CPU演变而来。与通用计算机中的CPU不同的是，在嵌入式应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。此外，为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面相对通过通用计算机中的CPU都做了各种增强。

　　如果每传递一个字节的数据都需要CPU的介入，那么不论是采用中断驱动还是采用程序查询的方式，数据传输速率都会很低，无法满足系统需求。MPC8260支持多种DMA实现方式，分别适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需要，因此需要根据主控板的系统特点设计出合适的DMA传输接口。

　　1 MPC8260的 DMA系统结构

图2 CPM原理框图

　　MPC8260是Freescale公司主要针对数据通信领域而设计的一种嵌入式PowerPC微处理器，具有双核结构：1个高性能的MPC603e 64位RISC微处理器内核和1个专为通信设计的32位RISC通信处理模块(Communication Processor Module，CPM)。CPM的原理框图如图2所示。除了PowerPC内核和CPM之外，MPC8260还包含一个灵活的系统接口单元(System Interface Unit，SIU)主要用于控制与外部总线的接口。

　　图2中， CPM内除了SDMA模块以外，还包括通信控制器(Communications Processor，CP)、双口RAM和一些串行外围设备的控制接口等。SDMA和60x总线、本地总线相连，并且可以直接访问CPM内部的双口RAM。同时，CPM还用这2个物理的SDMA通道模拟4个可编程控制的、独立的DMA (Independent DMA，IDMA)通道，用于存储器—存储器及外设—存储器之间的数据传输。