摘要：在分析傳統DMA控制器結構的基礎上，針對實時圖象處理系統的數據傳輸要求，提出了多端口模塊設計、增加RoundRobin通道優先級仲裁算法和優化數據傳輸通道等優化方法，以提高數據傳輸速度，并改進了地址產生模式來滿足圖像算法的要求。

　　數字圖像處理是嵌入式系統最為廣泛的應用之一。目前，數字圖像處理技術無論在科學研究、工業生產或管理部門中都得到越來越多的應用。而目標跟蹤、機器人導航、自動駕駛、交通監視等應用也極大地促進了實時圖像處理技術的發展。

　　數字圖像處理的特點是數據量大、運算復雜、實時性強。通常，數據量往往大于片內的存儲容量，對于片內存儲資源有限的處理系統來說，一般需要借用外部存儲空間。為了提高系統的實時處理能力，必須在片內高速存儲區和外部存儲空間之間使用直接存儲方式（DMA）進行數據交換，從而使處理器只專注于數據的計算。

　　1傳統DMA控制器的設計和分析

　　1.1DMA控制器的模塊結構

　　DMA控制器一般具有如下功能：在不同的存儲介質之間實現快速數據傳輸;獨立于處理器進行高速數據交換;提供多個DMA通道以提高數據傳輸的并行度;支持數據爆發傳輸模式;具有通道優先級可編程的仲裁機制。

　　圖1是DMA控制器的模塊框圖。從圖中可以看出，DMA控制器主要由以下幾個模塊組成：

　　圖1DMA控制器的模塊圖

　　（1）寄存器控制模塊：為軟件程序員提供可編程接口，以控制DMA的工作狀態;根據各配置位的不同設置，控制各DMA通道和各端口的工作狀態。

　　（2）通道控制模塊：DMA控制器中有6個可以獨立工作的DMA通道，根據相應控制寄存器的配置位提出DMA申請，通過端口模塊訪問存儲介質。

　　（3）端口控制模塊：它是DMA控制器與存儲介質之間的接口模塊，提供訪問存儲介質的地址、數據和控制信號線。

　　（4）FIFO控制模塊：DMA控制器中共有6個32字節的緩存隊列，分別為每個通道所占用，在爆發式的傳輸中，可以緩存慢速存儲設備中的數據，從而提高DMA控制器的傳輸速度。

　　（5）通道優先級仲裁模塊：當多個DMA通道同時提出DMA申請時，需要進行通道的優先級仲裁，在這里使用硬件優先級仲裁。

　　此外，還有中斷和事件響應模塊，用以保證DMA的實時傳輸。

　　1.2傳統DMA在實時圖像處理應用中的局限

　　首先，在傳統的DMA設計中，端口模塊只采用一組數據線、地址線和控制線，連接DMA需要連接的所有存儲介質;并且當多個通道需要同時占用數據線、地址線和控制線時，只采用硬件優先級仲裁的方式來處理。這樣，對于大量DMA應用的實時圖像處理系統，DMA的傳輸效率并不高，影響了整個系統的圖像處理效果。所以，需要對DMA的端口模塊和優先級仲裁模塊做一些改進，以便有效地改善DMA的數據傳輸速率。而且，DMA的數據傳輸路徑也可以改進。

　　其次，圖像數據本身的一些格式特點和所要求的圖像處理算法決定了一個實時圖像處理系統中的數據傳輸并不是一種簡單的數據傳輸，而是要求DMA的數據傳輸同時具有矩陣傳輸、翻轉傳輸等功能，來加快圖像處理的速度和滿足一些圖像處理算法的要求。而普通DMA的地址產生模塊并沒有這樣的設計。