[发明专利]一种基于描述符的PCIE总线DMA控制器及数据传输控制方法

说明书

本发明提供一种基于描述符的PCIE总线DMA控制器及数据传输控制方法，包括：TLP发送引擎、TLP接收引擎、接口访问控制模块、DMA传输控制模块、描述符访问控制模块、多DMA通道控制模块、控制状态寄存器、DMA通道缓存。本发明设计的DMA控制器的DMA传输过程完全由描述符控制实现，提高数据带宽和传输效率；DMA数据传输可配置多个DMA通道，且每个DMA通道的优先级、传输触发阈值和超时时间均可编程，能够保证数据传输按照高低优先级传输的同时，保证特定通道的数据传输实时性；所有DMA通道的上传/下发数据缓存可实现动态管理，实现多通道DMA并发传输，保证DMA传输带宽使用效率。

技术领域

本发明属于数据传输控制领域，具体为一种基于描述符的PCIE总线DMA控制器及数据传输控制方法。

背景技术

PCIE总线技术是第三代I/O互连总线，PCIE总线在桌面电脑、通信平台、服务器、工作站、移动通信、嵌入式设备中是极具性价比的高带宽传输解决方案。近年来PCIE总线技术在很多高性能综合电子平台和系统中获得了越来越多的应用，采用DMA(Direct MemoryAccess，直接内存访问)数据传输是发挥PCIE总线高带宽、高性能的最常用的技术手段之一。市面上很多PCIE总线产品中都集成了DMA控制器，但都是面向通用化和传统应用场景，在某些需要多DMA通道和多种不同优先级数据同时传输的应用场景中，不能很好适配应用需求。

专利文献CN 105988953A公开一种直接内存存取DMA控制器及数据传输的方法，可根据中央处理器CPU配置的传输参数完成外部芯片和CPU之间的数据上送和下发操作，并通过仲裁方式避免上送和下发操作引起的竞争。专利文献CN105320625A公开一种硬件封包的基于PCIe的DMA传输方法，通过硬件获取PayLoad_max参数并使用PayLoad_max长度的数据包进行DMA传输，以提高DMA传输效率。专利文献CN106951388A公开一种基于PCIe的DMA数据传输方法及系统，该发明能够在DMA指令的控制下从多个DMA通道中选择度应的DMA通道对数据进行传输，将不同种类数据分不同通道进行传输，降低数据传输复杂度。

由上可知，当前的PCIE总线DMA控制器以及相关专利成果，没有涉及多通道传输或在多通道DMA传输中没有考虑对DMA多个通道的数据按照不同优先级进行自动化处理，不能满足多DMA通道和多种不同优先级数据同时传输的应用系统需求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于描述符的PCIE总线DMA控制器及数据传输控制方法，满足多通道多优先级、大容量数据传输需求。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于描述符的PCIE总线DMA控制器，包括：

TLP发送引擎，用于完成PCIE总线事物层包的组帧与发送；

TLP接收引擎，用于完成PCIE总线事物层包的接收与解析；

接口访问控制模块，用于实现接口时序的产生和数据同步控制；

DMA传输控制模块，用于实现DMA数据传输控制；

描述符访问控制模块，用于实现DMA控制器描述符信息与主机内存描述符信息的交互；并在描述符信息的控制下，根据多DMA通道控制模块的通道仲裁结果向DMA传输控制模块发起DMA传输请求；

多DMA通道控制模块，根据配置的DMA通道优先级和通道启动阈值，以及每个DMA通道缓存的状态信息，对多通道进行仲裁，选出需要服务的DMA通道并提交给描述符访问控制模块；

DMA通道缓存，用于暂存DMA通道的数据，每个DMA通道具有一个下发数据缓存和上传数据缓存，每个DMA通道需要配置一组描述符，同一组内的描述符地址连续；根据DMA通道的数据对于传输的实时性要求配置DMA通道优先级。