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基于FPGA的片上网络验证测试平台设计与实现

作　者: 衡书会
导　师: 顾华玺; 李鑫
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 片上网络 FPGA 验证 测试 多播路由器
分类号: TN47
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 26次
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内容摘要


随着片上可集成IP核数目的不断增多,基于总线的片上系统在时延、功耗、带宽等方面面临着瓶颈,片上网络能够解决多核通信的问题,成为业界研究的热点。为了更好的对片上网络进行研究,研究者们使用了软件、硬件、软硬结合等仿真方法对片上网络进行建模仿真。其中,使用FPGA和PC机的软硬结合的仿真方法由于设计方便,灵活度高,能更好地应用于片上网络的正确性验证和性能评估。本文首先总结了片上网络的发展现状,当前已经取得的研究成果和商业应用趋势。其次,总结了目前常见的片上网络测试方法,包括软件、硬件和软硬结合的方法,对比分析了它们的优势和劣势。然后介绍了一般的FPGA设计中验证层次的划分、验证计划的确定、常见的验证方法和一些常见的验证工具。本文提出一种基于无死锁多播XY路由算法的多播路由器的核测试方法。它可以将单播和多播信号同等处理,降低分组传输时延,减少网络中重复的分组,从而降低网络负载。建立了一个可以对片上路由器和片上网络进行测试的验证测试平台,对子模块的结构和实现的功能进行了详细阐述。在对验证测试平台进行了正确性测试之后,根据给定的测试流程,使用该验证测试平台对片上网络路由器和由片上路由器互连而成的通信网络进行了多个测试用例的详细测试,获得了正确性分析和性能评估。最后,采用软硬结合的测试方法,使用Xilinx FPGA开发板开发了一个FPGA板级测试平台,详细阐述了板级测试平台的结构和子模块组成,并对每个子模块的具体实现和完成的功能进行了进一步介绍,使用该测试平台对待测3×3Mesh网络进行了测试。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章 绪论  7-19
  1.1 片上网络的产生  7-8
  1.2 片上网络的发展  8-13
    1.2.1 NoC概述  8-9
    1.2.2 NoC的商用产品  9-11
    1.2.3 NoC的发展趋势  11-13
  1.3 NoC测试平台研究现状  13-17
    1.3.1 软件仿真测试平台  13
    1.3.2 基于FPGA的仿真测试平台  13-17
  1.4 论文研究意义  17
  1.5 论文结构安排  17-19
第二章 验证测试平台实现  19-37
  2.1 验证测试平台设计  19-23
    2.1.1 验证的层次  19-21
    2.1.2 验证计划  21
    2.1.3 验证方法  21-22
    2.1.4 验证工具  22-23
  2.2 设计的测试  23
  2.3 验证测试平台结构  23-25
  2.4 分组格式及流量模型  25-26
    2.4.1 分组格式设置  25-26
    2.4.2 流量模型设置  26
  2.5 子模块设计  26-35
    2.5.1 经典虚信道路由器  26-27
    2.5.2 多播路由器设计  27-30
    2.5.3 控制模块设计  30-31
    2.5.4 流量生成器模块设计  31-32
    2.5.5 流量接收器模块设计  32-33
    2.5.6 顶层模块设计  33-34
    2.5.7 流量分析器模块设计  34-35
  2.6 测试流程  35-37
第三章 测试结果分析  37-55
  3.1 测试平台的验证  37-40
    3.1.1 TG模块测试  37-38
    3.1.2 TR模块测试  38
    3.1.3 顶层模块测试  38-39
    3.1.4 流量分析器模块测试  39-40
  3.2 经典虚信道路由器测试  40-44
    3.2.1 路由器端口到端口测试  42-43
    3.2.2 路由器竞争测试  43
    3.2.3 路由器整体测试  43-44
  3.3 多播路由器测试  44-45
  3.4 Mesh网络测试  45-50
    3.4.1 点到点测试  46-47
    3.4.2 Mesh网络整体测试  47-50
  3.5 EMesh网络测试  50-55
    3.5.1 EMesh网络验证  50-52
    3.5.2 Mesh网络性能分析  52-55
第四章 FPGA板级测试  55-61
  4.1 板级测试平台结构设计  55-56
  4.2 子模块设计  56-58
    4.2.1 流量生成器模块设计  56-57
    4.2.2 网络控制与性能分析模块设计  57
    4.2.3 UART接口模块设计  57-58
  4.3 模块间接口设计  58-60
    4.3.1 UART发送的数据格式  59
    4.3.2 PC机发送到FPGA的数据格式  59
    4.3.3 FPGA发送到PC机的数据格式  59-60
  4.4 板级测试结果分析  60-61
第五章 总结与展望  61-63
致谢  63-65
参考文献  65-69
硕士在读期间研究成果  69

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 微电子学、集成电路（IC） > 大规模集成电路、超大规模集成电路
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