中国的经济一直在稳步增长,人民的居住条件已今非昔比,开始追求更好更舒适的家居环境,于是家用空调作为现代生活不可缺少的家电,需求量越来越大,然而在空调中的高端芯片都严重依靠于进口,空调芯片国产化刻不容缓。SoC(System on Chip)作为嵌入式系统和微电子技术发展而得到的产物,将如今的各硬件设备集成为单一芯片。本课题针对空调室内机中的主控SoC性能瓶颈问题,通过提升SoC内部处理器数据读取效率与总线数据传输性能来满足空调室内机的控制需求。本论文首先通过DMA控制器的工作模式及其数据传输工作原理的分析研究,对所需功能包括多通道软硬件触发、源目标传输数据与地址参数可配置、多中断处理等进行分析和设计实现,并通过FPGA验证进行测试验证。其次,通过对Flash数据读取过慢的问题分析,研究Flash加速原理并设计预取与缓存相结合加速方案,采用位宽扩展技术、预取加速技术、分支缓存技术和组相联加速技术进行设计实现,并在FPGA验证平台上通过Core Mark和Dhrystone基准程序验证加速效果,结果表明:在位宽扩展技术的基础上,预取加速技术在应用于Dbuffer中没有明显的加速效果,应用于I-buffer中有较为明显的加速效果;基于缓存的加速技术取得了明显的加速效果。从总体设计来看,在Flash加速模块中实现的基于预取和缓存相结合的加速方案取得了不错的效果。第三,对于基于ARM Cortex-M3内核和AMBA 3.0的AHB/APB总线结构进行分析并设计实现上述模块的总线接口电路,设计实现AHB Matrix总线矩阵中各模块连接方案,完成了所设计模块的SoC系统集成工作。最后,对完成的DMA控制器和Flash加速控制模块的verilog代码进行了前端设计仿真,并对照设计要点制定验证计划并搭建了FPGA验证平台,基于Core Mark和Dhrystone基准程序系统集成验证并最终得到验证测试结果。结果表明,DMA控制模块实现了设计指标所要求的功能;Flash加速控制模块的设计实现了所采用的预取与缓存相结合的加速方案,均符合设计指标要求。在Flash加速模块的硬件加速效果评估中,以通过基准程序运行得到的评分结果作为参考指标,其中Core Mark基准程序在开启加速功能之后,评分从未开启时得到的0.33上涨到2.5,Dhrystone基准程序在开启加速功能之后,评分从未开启时得到的0.2上涨到1.28。从评分结果来看,SoC运行速度相比于加速前获得了明显提升,该空调主控SoC设计优化达到预期效果。