基于FPGA的DDR3多端口讀寫存儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　5驗(yàn)證結(jié)果與分析

　　圖形生成寫中斷處理仿真圖如圖10所示。由于圖形生成數(shù)據(jù)不是從左往右連續(xù)進(jìn)行的，因此每次突發(fā)寫操作發(fā)送的128位數(shù)據(jù)(BL=8)，有效的數(shù)據(jù)只有低16位，高112位直接用掩碼屏蔽(app_wdf_mask=16‘hfffc)。當(dāng)一幀圖形全部繪制完成后發(fā)送圖形生成模塊寫請(qǐng)求(graphics_done=1)。此時(shí)圖形中斷處理器執(zhí)行直接結(jié)果寫中斷(graphics_wr_interrupt=1)，視頻中斷處理器執(zhí)行插值背景讀中斷(graphics_wr_interrupt_rd_bk=1)。當(dāng)兩者同時(shí)完成(rd_bk_video_finish=1)時(shí)，圖形中斷處理器執(zhí)行插值結(jié)果寫請(qǐng)求中斷。其中，c0_app_XXX表示圖形存儲(chǔ)DDR3的用戶接口，寫圖形數(shù)據(jù)時(shí)，用戶接口地址系統(tǒng)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)是對(duì)齊的;c1_app_XXX表示視頻存儲(chǔ)DDR3的用戶接口，讀視頻背景時(shí)，數(shù)據(jù)系統(tǒng)比地址系統(tǒng)稍有延遲。

　　圖10 圖形生成寫中斷處理波形圖

　　用本文設(shè)計(jì)的DDR3存儲(chǔ)管理系統(tǒng)對(duì)文獻(xiàn)[9]中圖6.1進(jìn)行中斷處理。視頻分辨率為1600×1200;繪制字符等直接結(jié)果點(diǎn)共812個(gè)像素(矩形填充忽略不算);繪制斜線等插值結(jié)果點(diǎn)共有4762個(gè)像素。用本文算法測(cè)試各中斷處理時(shí)間如表2所示。

　　表2 中斷處理時(shí)間表

　　視頻中斷處理器中，視頻處理寫中斷將一行視頻處理數(shù)據(jù)順序?qū)懭氲紻DR3中耗時(shí)1.1us，則將一幀視頻處理數(shù)據(jù)寫入DDR3中耗時(shí)1.32ms;視頻輸出讀中斷從DDR3讀出1行視頻數(shù)據(jù)耗時(shí)1us，則將一幀視頻讀出需要1.2ms;插值背景讀耗時(shí)54.2us.視頻處理中斷共耗時(shí)2.5742ms.圖形處理中斷中，圖形輸出讀中斷讀出1行圖形數(shù)據(jù)，并將其內(nèi)存空間清零，共需要2.1us，即將一幀圖形讀出需要2.52ms，則圖形處理中斷共耗時(shí)2.5851ms.

　　與文獻(xiàn)[9]結(jié)果相比，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)對(duì)圖形生成讀寫中斷速度有了明顯提高。因?yàn)槲墨I(xiàn)[9]中斷類型較多，且圖形生成中斷的優(yōu)先級(jí)最低，在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中會(huì)多次被打斷，導(dǎo)致圖形生成執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng);而本文算法中，插值背景讀操作與直接結(jié)果寫操作同時(shí)在視頻中斷處理和圖形中斷處理中進(jìn)行，利用并行操作減少時(shí)間，并大大降低了復(fù)雜度。

　　結(jié)論

　　本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的DDR3多端口存儲(chǔ)管理，主要包括DDR3存儲(chǔ)器控制模塊、DDR3用戶接口仲裁控制模塊和幀地址控制模塊。DDR3存儲(chǔ)器控制模塊采用Xilinx公司的MIG方案，簡(jiǎn)化DDR3的邏輯控制;DDR3用戶接口仲裁控制模塊將圖形和視頻分別進(jìn)行中斷處理，提高了并行速度，同時(shí)簡(jiǎn)化仲裁控制;幀地址控制模塊將DDR3空間進(jìn)行劃分，同時(shí)控制幀地址的切換。

　　經(jīng)過(guò)分析，本文將圖形和視頻中斷分開(kāi)處理，簡(jiǎn)化多端口讀寫DDR3的復(fù)雜度，提高并行處理速度。