随着片上系统的功能越来越多，性能指标越来越高，对系统频宽和系统计算资源提出了更多要求。在系统中，DMA控制器与系统频宽和节约系统计算资源都密切相关，所以如何设计一个高性能的DMA控制器对系统设计也是十分重要的。本论文研究的DMA控制器设计重点在于充分利用AXI总线系统频宽，提高系统数据处理效能，提高软件利用灵活性等方面。本论文首先介绍了DMA控制器的起源及历史背景、DMA控制器在片上系统中的作用、常见DMA控制器功能特点以及DMA相关专利技术等基础信息。依据系统需求，基于现有技术，本论文讨论了一个以AXI总线为接口，高性能，高软件运用灵活性的DMA控制器设计，以及此DMA控制器的功能验证，性能测试和软件模型开发。针对系统运用对DMA控制器性能需求，本文先分析了需要使用的主要技术及其实现方案，如链表技术，三维传输，使用事件控制实现传输同步等方面。接下来，本文详细介绍了本论文所研究的DMA控制器的硬件实现方案，包含了DMA控制器各个模块的功能，主要逻辑实现方案，以及各模块如何协调工作流程。对于DMA控制器的功能验证，本文讨论了此控制器的使用VIP的功能验证方法和基于CPU的系统验证方法。在功能验证的基础上，本文对比测试了本论文研究的DMA控制器和两种功能类似的DMA控制器性能及使用灵活性，并分析了测试结果。另外，为方便软件前期同步开发，本文还讨论了DMA控制器基于C语言编写的软件模型设计。本文讨论了一个具有实际工程运用价值的DMA控制器设计，在如何提供数据传输高性能，多格式和模式，软件使用高灵活性等方面进行创新性研究和实现。