ARM系統(tǒng)中DMA方式在數據采集中的應用

1 引言
ARM作為一種16/32位高性能、低成本、低功耗的嵌入式RISC微處理器。普遍應用于工業(yè)控制、消費類電子產品、通信系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等產品。大多數ARM微控制器都集成了DMA控制器。且直接內存存取(DMA)作為一種獨立于CPU的后臺批量數據傳輸技術，以其快速、高效的特點在數據采集領域得到了廣泛的應用。本文以三星公司的S3C2410為例，介紹了其內部DMA控制器的特點和使用方法.以S3C2410和FPGA為核心結合DMA技術設計了CCD相機采集系統(tǒng)，并且給出Linux操作系統(tǒng)下DMA設備驅動程序的設計方法。

2 DMA工作過程簡介
S3C2410是基于ARM920T內核的RISC微處理器.主頻可達203 MHz，適用于信息家電、手持設備、移動終端等領域。S3C2410可提供4個DMA通道.用于系統(tǒng)總線內部或與外圍總線之間的數據交換。現以外部DMA請求為例簡要介紹DMA的工作過程。圖1所示為DMA基本工作時序。

圖1 DMA基本工作時序圖
當需要進行DMA操作時，外部DMA請求引腳XnXDREQ置為低電平。此時DMA控制器向CPU發(fā)出占用總線的請求，當總線請求成功后，XnXDACK引腳變?yōu)榈碗娖剑硎綜PU已經將總線使用權交給DMA控制器，可以進行數據傳輸。當數據傳輸完成后應答信號XnXDACK置為高電平，通知CPU完成一次DMA操作。
S3C2410提供了3種不同的DMA操作模式，分別是單服務命令模式、單服務握手模式和全服務握手模式。在利用DMA進行數據傳輸前必須對其相關寄存器進行設置。主要有：源地址寄存器、目的地址寄存器和各自的控制寄存器，以及配置DMA模式的控制寄存器等。

3 采集系統(tǒng)硬件設計
根據DMA的特點，設計了基于ARM和FPGA的CCD相機采集系統(tǒng)。系統(tǒng)結構如圖2所示。

FPGA選用Altera公司的Cyclone系列器件EP1C6T144C8，可為CCD相機提供工作所需的驅動時序.同時接收經模數轉換的CCD輸出圖像數據。S3C2410通過DMA方式從FPGA內部采集數據，通過數據線、DMA信號線、片選信號和輸出時鐘線與FPGA相連。