DMA硬件实现——寄存器配置

队伍编号：CICC2136
队伍名称：芯如止水

DMA，Direct Memory Access，直接内存访问，是一种不经过CPU而直接从内存存取数据的数据交换模式。在DMA模式下，CPU只需要向DMA控制器下达指令（配置DMA寄存器），传输数据由DMA来完成，数据传送完再把信息反馈给CPU，这样能够减少CPU的资源占有率。

这里在蜂鸟核中添加了DMA模块，使得通过DMA将数据直接从SRAM1中搬移至SRAM2。硬件实现主要分成三个部分：DMA寄存器的配置、读写模块和fifo。
这里主要分享对DMA寄存器配置的分析讨论。

寄存器配置
在开始传输前，DMA控制器接收CPU对于源地址，目的地址，搬运数据长度的配置信息，当这些寄存器信息更新后，DMA开始自行进行数据搬运。搬运结束后，将DMA中断拉高。

这里主要对四个寄存器进行维护：
源地址寄存器，指示搬运的起始地址，可读可写；
目的地址寄存器，指示搬运的目的地址，可读可写；
数据长度寄存器，指示搬运的数据长度，可读可写；
状态寄存器，只读，指示配置完成，搬运完成等。

当CPU对DMA进行配置时会拉高valid信号，此时如果DMA发出ready的高电平信号，即此时握手完成，才可以进行配置。对于DMA而言，当ready的判定条件是CPU是否发出valid信号以及dma是否空闲。

源地址寄存器、目的地址寄存器和长度寄存器都为32位，它们的配置条件类似：握手成功、相应寄存器地址相符合、且之前未对相应寄存器进行过配置。

而状态寄存器是DMA根据其他三个寄存器的配置情况由DMA自己进行配置。源地址寄存器、目的地址寄存器和长度寄存器都为32位，状态寄存器为3位，每一位都代表其他三个寄存器的状态。

还未配置寄存器时，状态寄存器state_reg的初始状态为3个1，如果配置源地址寄存器，那么状态寄存器state_reg[0]为0，如果配置目的地址寄存器，那么将状态寄存器state_reg[1]为0，如果配置数据长度寄存器，那么将状态寄存器state_reg[2]为0。当状态寄存器的三位均为0时表示配置完成。

当状态寄存器为0时，即开始进行数据搬移。

如上图为这一部分实现的时序图。