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SOC中IP核设计关键技术研究与实现

作　者: 姚金
导　师: 周端
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: SOC MCU IP核验证
分类号: TN47
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文着重研究了数字系统设计的相关技术和IP核的设计方法,分析了MCU的体系结构,编程仿真的环境和工具,用可编程逻辑器件进行硬件验证的技术方法。通过这样的技术过程,对MCU中的关键模块进行设计和验证,完成了对SOC中IP核设计关键技术的研究与实现。论文从应用的角度分析了SOC及P核的相关技术,包括软硬件协同设计、IP核复用、EDA技术、层次模块设计、逻辑综合和仿真验证。研究了以PIC17C42为原型的MCU的体系结构和指令系统,对各P核按层次和模块进行了结构和功能的划分。对MCU中的关键模块ALU模块、PC模块、串口模块和中断模块详细进行了功能分析,完成了各模块的结构设计和算法描述。优化了系统性能,降低了功耗。最后实现了各模块的的RTL级代码描述,并基于FPGA完成了电路综合及仿真验证。本设计采用自上而下的设计方法,用硬件描述语言Verilog HDL实现RTL级可综合代码。采用QuartusII作为设计开发环境实现代码编写和仿真验证,用Synplify完成电路综合。通过验证,本论文完成的模块在功能和时序上均符合要求,并可根据实际应用进行修改,实现了可复用的IP核,并归纳总结了进行SOC中IP核设计的技术和方法,为后续深入开展SOC设计的工作做好了准备。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 课题背景及研究意义  7-8
  1.2 国内外相关进展状况  8
  1.3 论文的主要内容及章节安排  8-11
第二章 SOC关键技术及设计方法  11-19
  2.1 SOC的关键技术  11-13
    2.1.1 软硬件协同设计  11-12
    2.1.2 IP核复用技术  12-13
  2.2 数字系统设计方法  13-19
    2.2.1 EDA及其设计方法  13-15
    2.2.2 硬件描述语言  15-16
    2.2.3 设计工具软件  16-19
第三章 MCU IP核设计  19-47
  3.1 IP核设计流程  19-22
    3.1.1 模块设计  19-20
    3.1.2 逻辑综合  20
    3.1.3 仿真验证  20-21
    3.1.4 布局布线  21-22
  3.2 MCU IP核总体结构  22-30
    3.2.1 MCU的系统结构  22-24
    3.2.2 MCU的功能模块划分  24-25
    3.2.3 专用寄存器简介  25-28
    3.2.4 MCU的指令系统  28-30
  3.3 ALU模块的设计  30-36
    3.3.1 ALU模块的功能  30-32
    3.3.2 ALU模块的实现  32-36
  3.4 PC模块的设计  36-38
    3.4.1 PC模块的功能  36
    3.4.2 PC模块的实现  36-38
  3.5 串口模块的设计  38-43
    3.5.1 串口模块的功能  38-39
    3.5.2 串口模块的实现  39-43
  3.6 中断模块的设计  43-45
    3.6.1 中断模块的功能  43-44
    3.6.2 中断模块的实现  44-45
  3.7 本章小结  45-47
第四章 IP核的综合及仿真验证  47-55
  4.1 综合仿真验证平台  47-48
  4.2 ALU模块  48-50
  4.3 PC模块  50-51
  4.4 串口模块  51-53
  4.5 中断模块  53-54
  4.6 本章小结  54-55
第五章结论  55-57
致谢  57-59
参考文献  59-63
研究成果  63-65
附录串口模块电路图  65-66

SOC中IP核设计关键技术研究与实现

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