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DMA_ARBITER.vhd

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Line
1	----------------------------------------------------------------------------------
2	-- Company:
3	-- Engineer: KIEGAING EMMANUEL
4	-- GAMOM ROLAND CHRISTIAN
5	--
6	-- Create Date: 04:39:43 05/21/2011
7	-- Design Name:
8	-- Module Name: DMA_ARBITER - Behavioral
9	-- Project Name:
10	-- Target Devices:
11	-- Tool versions:
12	-- Description:
13	-- gestionnaire DMA pour le port secodaire de la RAM true dual port des mémoire
14	-- privée de chaque noeud
15	-- Dependencies:
16	--
17	-- Revision: 09/07/2012
18	-- Revision 1.01 - File Created
19	-- Revision 1.2 - 19/03/2013
20	-- Correction de bugs et optimisation du nombre de cycles
21	-- Création d'un testbench
22	-- Additional Comments: Ce module pourra être optimisé pour générer les adresses automatiquement
23	-- par le controleur DMA lorsqu'il est sollicité par la périphérie
24	--
25	----------------------------------------------------------------------------------
26	library IEEE;
27	library NocLib;
28	use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
29	use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
30	use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
31	use IEEE.numeric_std.all;
32	use NocLib.CoreTypes.all;
33	---- Uncomment the following library declaration if instantiating
34	---- any Xilinx primitives in this code.
35	--library UNISIM;
36	--use UNISIM.VComponents.all;
37
38	entity DMA_ARBITER is
39	Port ( dma_rd_request : in STD_LOGIC_VEctor (3 downto 0):=(others=>'0');
40	data_wr_in : in STD_LOGIC_VECTOR (Word-1 downto 0);
41	data_rd_out : out STD_LOGIC_VECTOR (Word-1 downto 0);
42	address_rd : in STD_LOGIC_VECTOR (ADRLEN-1 downto 0); --adresse pour lecture
43	address_wr : in STD_LOGIC_VECTOR (ADRLEN-1 downto 0); -- adresse pour écriture
44	address_out_wr : out STD_LOGIC_VECTOR (ADRLEN-1 downto 0); -- adresse de sortie du DMA Arbiter
45	address_out_rd : out STD_LOGIC_VECTOR (ADRLEN-1 downto 0);
46	ram_en : out STD_LOGIC; --
47	ram_we : out STD_LOGIC;
48	data_wr_mem : out STD_LOGIC_VECTOR (Word-1 downto 0); -- donnée en sortie écriture
49	data_rd_mem : in STD_LOGIC_VECTOR (Word-1 downto 0); -- données en sortie lecture
50	dma_wr_grant : out STD_LOGIC_vector(3 downto 0):=(others=>'0'); -- autorisation d'écriture
51	hold_req : out STD_Logic; --requete vers application
52	hold_ack : in STD_Logic; --autorisation par l'application
53	clk : in std_logic;
54	reset : in std_logic;
55	dma_rd_grant : out STD_LOGIC_vector(3 downto 0):=(others=>'0'); -- autorisation de lecture
56	dma_wr_request : in STD_LOGIC_vector(3 downto 0):=(others=>'0')); -- demande de lecture
57	end DMA_ARBITER;
58
59	architecture Behavioral of DMA_ARBITER is
60	type fsm_states is (idle,wait_ack,arbiter_ack, writing,ReadWrite,reading);-- definition du type etat pour le codage des etats des fsm
61	signal dmac_state : fsm_states;
62
63	signal prio_rd,prio_wr:std_logic_vector(3 downto 0);--vecteur de bits de priorité
64	signal pri_rd,pri_wr : natural range 0 to 3; -- stocke le numéro du module qui a la priorité
65	signal dma_rd_logic : std_logic_vector(3 downto 0):=(others=>'0');
66	signal dma_wr_logic : std_logic_vector(3 downto 0):=(others=>'0');
67	signal dma_rd_latch,dma_wr_latch: std_logic_vector(3 downto 0):=(others=>'0');
68	signal dma_req_wr, dma_req_rd : std_logic;
69	signal last_grant_rd,last_grant_wr : STD_LOGIC_vector(3 downto 0):=(others=>'0');
70	signal tmp :std_logic_vector(3 downto 0):="0000";
71
72	begin
73	--==========================================================================
74	---le MUX qui contrôle les adresses est géré à l'extérieur du contrôleur DMA
75	dma_sync: process (clk,data_rd_mem,data_wr_in,address_rd,address_wr)
76	begin
77	data_rd_out<=data_rd_mem ;
78	data_wr_mem <= data_wr_in;
79	address_out_rd <= address_rd;
80	address_out_wr <= address_wr;
81
82	end process;
83	--dma_rd_grant<= dma_rd_logic;
84	--dma_wr_grant<= dma_wr_logic;
85	dma_rd_grant<= dma_rd_latch;
86	dma_wr_grant<= dma_wr_latch;
87	--==========================================================================
88
89	--Déterminer si une requête HOLD doit être émise vers l'application pour la libération du
90	--bus mémoire
91	tmp<=(others =>'0');
92
93	--for i in 0 to 3 loop
94	--dma_req_wr<=dma_req_wr or dma_wr_request(i);
95	--loop;
96
97	--for i in 0 to 3 loop
98	-- dma_req_rd<=dma_req_rd or dma_rd_request(i); -- construire le signal request vers l'extérieur
99	--loop;
100	hold_req<='1' when dma_req_rd='1' or dma_req_wr='1' else '0'; --envoyer un Hold vers l'application
101
102
103	-- machine à etat du DMAC
104	dmac_process : process(clk,reset)
105	--variable tmp : natural range 0 to 15;
106	variable tmp_rd,tmp_wr: std_logic_vector(3 downto 0);
107	variable req_rd,req_wr : std_logic:='0' ;
108
109	begin
110	if rising_edge(clk) then
111	if reset = '1' then
112	dmac_state<= idle;
113
114	prio_rd <="0001"; -- au debut priorité lecture au premier module
115	prio_wr <="0010"; -- au debut priorité ecriture au deuxième module
116	pri_rd<=0;--index de la priorité
117	pri_wr<=1;
118	req_rd:='0';
119	req_wr:='0';
120	else
121	if req_wr='0' then --tant que le Ctrl DMA est libre alors faire bouger la priorité en écriture
122	case dma_wr_request is
123	when "0001" => pri_wr<=0;
124	prio_wr<="0001";
125	req_wr:='1';
126	dma_req_wr<= '1';
127	dma_wr_logic <="0001";
128	when "0010" => pri_wr<=1;
129	prio_wr<="0010";
130	req_wr:='1';
131	dma_req_wr<= '1';
132	dma_wr_logic <="0010";
133	when "0100" => pri_wr<=2;
134	prio_wr<="0100";
135	req_wr:='1';
136	dma_req_wr<= '1';
137	dma_wr_logic <="0100";
138	when "1000" => pri_wr<=3;
139	prio_wr<="1000";
140	req_wr:='1';
141	dma_req_wr<= '1';
142	dma_wr_logic <="1000";
143
144	when others =>
145	if req_rd='1' then --demande simultané de lecture et d'écriture
146
147	if dma_rd_request(pri_rd)='1' then
148	pri_wr<=pri_rd;
149	req_wr:='1';
150	for i in 0 to 3 loop
151	if i=pri_rd then
152	prio_wr(i)<='1';
153	dma_wr_logic(i)<='1';
154	else
155	prio_wr(i)<='0';
156	dma_wr_logic(i)<='0';
157	end if;
158	end loop;
159
160
161	end if;
162
163	else --on affecte l'accè à la mémoire suivant le round robbin
164	tmp_wr:= (dma_wr_request and prio_wr) ;
165	dma_wr_logic <=tmp_wr;
166
167	req_wr:= not(All_zeros(tmp_wr));
168	dma_req_wr<= not(All_zeros(tmp_wr));
169	end if;
170	-- la priorité est circulaire et décale à chaque coup d'horloge
171	if req_wr='0' then
172	prio_wr<=rol_vec(prio_wr);
173	if pri_wr=3 then
174	pri_wr<=0;
175	Prio_wr<="0001";
176	else
177	pri_wr<=pri_wr+1;
178	end if;
179	end if;
180	end case;
181	else --req_wr='1'
182
183	--demande simultané de lecture et d'écriture
184
185	if dma_rd_request(pri_wr)='1' then
186	pri_rd<=pri_wr;
187	req_rd:='1';
188	prio_rd<=prio_wr;
189	-- for i in 0 to 3 loop
190	-- if i=pri_rd then
191	-- prio_wr(i)<='1';
192	-- dma_wr_logic(i)<='1';
193	-- else
194	-- prio_wr(i)<='0';
195	-- dma_wr_logic(i)<='0';
196	-- end if;
197	-- end loop;
198
199	end if;
200
201	end if;
202
203	if req_rd='0' then --tant que le Ctrl DMA est libre alors faire bouger la priorité
204	case dma_rd_request is
205	when "0001" => pri_rd<=0;
206	prio_rd<="0001";
207	req_rd:='1';
208	dma_req_rd<= '1';
209	dma_rd_logic<="0001";
210	when "0010" => pri_rd<=1;
211	prio_rd<="0010";
212	req_rd:='1';
213	dma_req_rd<= '1';
214	dma_rd_logic<="0010";
215
216	when "0100" => pri_rd<=2;
217	prio_rd<="0100";
218	req_rd:='1';
219	dma_req_rd<= '1';
220	dma_rd_logic<="0100";
221
222	when "1000" => pri_rd<=3;
223	prio_rd<="1000";
224	req_rd:='1';
225	dma_req_rd<= '1';
226	dma_rd_logic<="1000";
227
228	when others =>
229	--si une demande survient de la part d'un composant déjà acquitté alors celui-ci est prioritaire
230	if req_wr='1' then
231
232	if dma_rd_request(pri_wr)='1' then
233	pri_rd<=pri_wr;
234	req_rd:='1';
235	for i in 0 to 3 loop
236	if i=pri_wr then
237	prio_rd(i)<='1';
238	dma_rd_logic(i)<='1';
239	else
240	prio_rd(i)<='0';
241	dma_rd_logic(i)<='0';
242	end if;
243	end loop;
244
245
246	end if;
247
248	else
249	tmp_rd:= (dma_rd_request and prio_rd) ;
250	dma_rd_logic<=tmp_rd;
251	dma_req_rd<= not (All_Zeros(tmp_rd));
252	req_rd:= not (All_Zeros(tmp_rd));
253	end if;
254	-- la priorité est circulaire et décale à chaque coup d'horloge
255	if req_rd='0' then
256	prio_rd<=rol_vec(prio_rd);
257	if pri_rd =3 then
258	pri_rd<=0;
259	prio_rd<="0001";
260	else
261
262	pri_rd<=pri_rd+1;
263	end if;
264	end if;
265	end case;
266
267	end if;
268
269	case dmac_state is
270	when idle => if req_rd='1' or req_wr='1' then
271	dmac_state<=wait_ack;
272	else -- initialiser la priorité
273
274
275	req_rd:='0';
276	dma_req_rd<= '0';
277
278
279
280	req_wr:='0';
281	dma_req_wr<= '0';
282
283	dma_wr_logic <="0000"; --aucun accès mémoire n'est accrédité
284	dma_rd_logic <="0000";
285
286	end if;
287
288	when wait_ack => -- l'application doit autoriser l'utilisation de la RAM par le Core
289	if dma_wr_request(pri_wr) ='1' or dma_rd_request(pri_rd) ='1' then
290	if hold_ack='1' then
291	--dmac_state<=arbiter_ack;
292	if dma_wr_request(pri_wr) ='1' and dma_rd_request(pri_rd) ='1' then --
293	dmac_state <= Readwrite;
294	elsif dma_wr_request(pri_wr) ='0' and dma_rd_request(pri_rd) ='1' then
295	dmac_state <= Reading;
296	elsif dma_wr_request(pri_wr) ='1' and dma_rd_request(pri_rd) ='0' then
297	dmac_state <= Writing;
298	else
299	dmac_state<=Idle;
300	end if;
301	end if;
302	else
303
304	if dma_wr_request(pri_wr) ='0' then
305	req_wr:='0';-- forcer une nouvelle recherche de priorité
306	end if;
307
308	if dma_rd_request(pri_rd) ='0' then
309	req_rd:='0';
310	end if;
311	dmac_state<=Idle;
312	end if;
313
314
315	when arbiter_ack =>
316	-- if dma_wr_request(pri_wr) ='1' and dma_rd_request(pri_rd) ='1' then --
317	-- dmac_state <= Readwrite;
318	-- elsif dma_wr_request(pri_wr) ='0' and dma_rd_request(pri_rd) ='1' then
319	-- dmac_state <= Reading;
320	-- elsif dma_wr_request(pri_wr) ='1' and dma_rd_request(pri_rd) ='0' then
321	-- dmac_state <= Writing;
322	-- else
323	dmac_state<=Idle;
324	-- end if;
325	-- cet état a été combiné au précédent pour gagner un cycle
326	when Writing => if dma_wr_request(pri_wr) ='1' then
327	if hold_ack='1' then
328	-- on reste dans cet état
329	if dma_rd_request(pri_rd)='1' then
330	dmac_state<=ReadWrite;
331	else
332	req_rd:='0';
333	end if;
334	else
335	dmac_state<=wait_ack;
336	end if;
337	elsif dma_rd_request(pri_rd) ='1' then
338	dmac_state <= Reading;
339	req_wr:='0';
340	else
341	dmac_state <= idle;
342	req_wr:='0';
343	end if;
344
345
346	when ReadWrite => if hold_ack='1' then
347	if dma_wr_request(pri_wr)='1' and dma_rd_request(pri_rd)='1' then
348	dmac_state <= ReadWrite;
349	elsif dma_wr_request(pri_wr)='1' and dma_rd_request(pri_rd)='0' then
350	dmac_state <= Writing;
351	req_rd:='0';
352	elsif dma_wr_request(pri_wr)='0' and dma_rd_request(pri_rd)='1' then
353	dmac_state <= Reading;
354	req_wr:='0';
355	else
356	dmac_state <= Idle;
357	req_rd:='0';req_wr:='0';
358	end if;
359	else
360	if (dma_wr_request(pri_wr)='1') or (dma_rd_request(pri_rd)='1') then
361	dmac_state <= Wait_ack;
362	else
363	dmac_state <= Idle;
364	end if;
365	end if;
366	when Reading =>
367	if dma_rd_request(pri_rd) ='1' then
368	if hold_ack='1' then
369	-- on reste dans cet état
370	if dma_wr_request(pri_wr)='1' then
371	dmac_state<=ReadWrite;
372	else
373	req_wr:='0';
374	end if;
375	else
376	dmac_state<=wait_ack;
377	end if;
378	elsif dma_wr_request(pri_wr) ='1' then
379	dmac_state<=writing;
380	req_rd:='0';
381	else
382	dmac_state <= idle;
383	req_rd:='0';
384	end if;
385	when others => dmac_state <= idle;
386	end case;
387	end if;
388	end if;
389	end process;
390	-- action_asociées
391	ol: process(dmac_state, address_rd, address_wr,pri_wr,pri_rd,prio_wr,prio_rd,dma_wr_request,dma_rd_request)
392
393	begin
394	--tester les requêtes DMA en lecture ou en écriture
395
396	case dmac_state is
397	when idle =>
398	ram_en <='0';
399	ram_we <='0';
400	dma_wr_latch <=(others=>'0');
401	dma_rd_latch <=(others=>'0');
402	--address_out_rd <= address_rd;
403	--hold_req<='0';
404	when wait_ack =>
405	ram_en <='0';
406	ram_we <='0';
407	dma_wr_latch<=(others=>'0');
408	dma_rd_latch<=(others=>'0');
409	--address_out_rd <= (others=>'Z');
410	--address_out_wr <= (others=>'Z');
411	--hold_req<='1';
412	when arbiter_ack => --à optimiser pour gagner un cycle
413	ram_en <='0';
414	ram_we <='0';
415	dma_wr_latch<=(others=>'0');
416	dma_rd_latch<=(others=>'0');
417	--address_out_rd <= (others=>'Z');
418	--address_out_wr <= (others=>'Z');
419	when writing => -- ecriture dans la ram
420	ram_en <='1';
421	ram_we <='1';
422	dma_wr_latch<=(others=>'0');
423	dma_wr_latch(pri_wr) <='1';
424	dma_rd_latch <=(others=>'0');
425	--address_out_rd <= (others=>'Z');
426	--address_out_wr <= address_wr;
427	--hold_req<='1';
428
429	when ReadWrite => -- Lecture et écriture simultannée dans la Dual Port RAM
430	ram_en <='1';
431	ram_we <='1';
432	dma_wr_latch<=(others=>'0');
433	dma_wr_latch(pri_wr) <='1';
434	dma_rd_latch<=(others=>'0');
435	dma_rd_latch(pri_rd)<='1';
436
437	--address_out_rd <= address_rd;
438	--address_out_wr <= address_wr;
439	--hold_req<='1';
440	when Reading => -- lecture dans la ram
441	ram_en <='1';
442	ram_we <='0';
443	dma_wr_latch<=(others=>'0');
444	dma_rd_latch<=(others=>'0');
445	dma_rd_latch(pri_rd)<='1';
446
447	--address_out_rd <= address_rd;
448	--address_out_wr <= (others=>'Z');
449	--hold_req<='1';
450	when others =>
451	ram_en <='0';
452	ram_we <='0';
453	dma_wr_latch <=(others=>'0');
454	dma_rd_latch <=(others=>'0');
455	--address_out_rd <= (others=>'Z');
456	--address_out_wr <= (others=>'Z');
457	--hold_req<='0';
458	end case;
459	end process;
460
461
462	end Behavioral;
463

Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.

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source: PROJECT_CORE_MPI/CORE_MPI/BRANCHES/v1.00/DMA_ARBITER.vhd

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