發(fā)布時(shí)間：2018-03-18 10:02

  本文選題：自舉加載　切入點(diǎn)：SoC設(shè)計(jì)　出處：《江南大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著超深亞微米(Very Deep Submicron,VDSM)工藝技術(shù)的快速發(fā)展,基于知識(shí)產(chǎn)權(quán)(Intellectual Property,IP)復(fù)用技術(shù)的片上系統(tǒng)(System-on-a-Chip,SoC)已成為集成電路(Integrated Circuit,IC)設(shè)計(jì)的主流。SoC內(nèi)部一般嵌入可執(zhí)行用戶程序的中央處理器(Central Processing Unit,CPU)或數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor,DSP)核。在絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合,用戶程序存放于片外的存儲(chǔ)設(shè)備中。因此,SoC需具備加載用戶程序至片內(nèi)高速存儲(chǔ)設(shè)備的能力,即具有自舉加載機(jī)制。針對(duì)芯片面積控制嚴(yán)格、引腳數(shù)目有限、開發(fā)時(shí)間緊迫等SoC開發(fā)的特點(diǎn),本文基于串行接口,以狀態(tài)機(jī)控制為核心,提出了一種通用的SoC多自舉加載機(jī)制。為驗(yàn)證該機(jī)制,論文以增強(qiáng)型8051為CPU內(nèi)核、內(nèi)置集成電路總線(Inter-Integrated Circuit,I2C)及串行外設(shè)總線(Serial Peripheral Interface,SPI)等模塊為自舉加載接口,構(gòu)建了一款8位驗(yàn)證SoC芯片。接著,以驗(yàn)證SoC為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)和驗(yàn)證了基于I2C和SPI接口的自舉加載機(jī)制。最后,依據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的需求,在課題組開發(fā)的一款商用USB數(shù)據(jù)傳輸SoC芯片應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)了基于I2C接口的自舉加載機(jī)制;測(cè)試結(jié)果表明I2C自舉加載機(jī)制成功實(shí)現(xiàn)了該SoC芯片的程序加載。論文主要研究工作歸納如下。1.闡述了SoC開發(fā)流程中的關(guān)鍵技術(shù),包括IP復(fù)用、邏輯綜合、SoC測(cè)試技術(shù)等,重點(diǎn)分析了片上總線設(shè)計(jì)技術(shù)、SoC軟硬件驗(yàn)證技術(shù)和SoC多自舉加載機(jī)制中用到的自舉加載接口協(xié)議等關(guān)鍵問題。2.以狀態(tài)機(jī)為控制核心,針對(duì)片內(nèi)無(wú)只讀存儲(chǔ)器(Read-Only Memory,ROM)的情況,提出了一種硬件實(shí)現(xiàn)的SoC多自舉加載機(jī)制。該加載機(jī)制的工作原理是:首先,對(duì)用戶程序的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行自定義設(shè)計(jì);接著,設(shè)計(jì)自舉加載模塊使其SoC上電后令CPU處于復(fù)位狀態(tài),并取得對(duì)自舉加載接口模塊及程序空間的控制權(quán);隨后,自舉加載模塊配合所定義的用戶程序數(shù)據(jù)格式,將片外存儲(chǔ)介質(zhì)中的用戶程序移至片內(nèi)程序空間;最后,用戶程序搬移完畢后CPU脫離復(fù)位并執(zhí)行用戶程序。3.為了實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證多自舉加載機(jī)制,以8位增強(qiáng)型8051 CPU為核心構(gòu)建了一個(gè)驗(yàn)證SoC平臺(tái)。以驗(yàn)證SoC平臺(tái)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了包含I2C和SPI兩種自舉加載機(jī)制的SoC芯片,驗(yàn)證了所提出的SoC多自舉加載機(jī)制的正確性。首先,完成了驗(yàn)證SoC芯片的模塊級(jí)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì),包括芯片的整體框架設(shè)計(jì)、往下細(xì)分的片上互聯(lián)模塊設(shè)計(jì)和自舉加載模塊中兩種接口加載機(jī)制的設(shè)計(jì)三個(gè)方面;接著,搭建軟硬件協(xié)同驗(yàn)證平臺(tái)對(duì)SoC兩種自舉加載機(jī)制的功能進(jìn)行了驗(yàn)證;隨后,對(duì)驗(yàn)證SoC中主要模塊的功能進(jìn)行了用戶程序的設(shè)計(jì)及軟硬件協(xié)同的系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證,證明了I2C和SPI兩種自舉加載機(jī)制功能的正確性。其中,為了解決在測(cè)試頂層文件中直接添加端口激勵(lì)造成的不可控性及難以直觀觀察結(jié)果的問題,設(shè)計(jì)了一種利用激勵(lì)發(fā)生模塊調(diào)用端口激勵(lì)文件產(chǎn)生端口時(shí)序信號(hào)的激勵(lì)發(fā)生機(jī)制。4.利用綜合工具Design Compiler對(duì)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證SoC芯片進(jìn)行了邏輯綜合。同時(shí),針對(duì)項(xiàng)目需求設(shè)計(jì),將I2C自舉加載機(jī)制應(yīng)用于課題組設(shè)計(jì)的USB數(shù)據(jù)傳輸SoC芯片中。芯片流片后,進(jìn)行了晶圓測(cè)試和封裝測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,該SoC芯片通過I2C自舉加載機(jī)制成功將用戶程序搬移至片內(nèi)實(shí)現(xiàn)了自舉加載。綜上所述,論文從設(shè)計(jì)周期短、電路規(guī)�？刂茋�(yán)格、成本較低等多方面考慮出發(fā),提出了一種自定義用戶程序數(shù)據(jù)格式和自舉加載模塊配合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的通用SoC多自舉加載機(jī)制,并通過構(gòu)建驗(yàn)證SoC芯片進(jìn)行了功能驗(yàn)證。進(jìn)一步,將I2C自舉加載機(jī)制應(yīng)用于課題組設(shè)計(jì)的USB數(shù)據(jù)傳輸SoC芯片中,測(cè)試結(jié)果表明SoC在片內(nèi)無(wú)ROM的情況下,成功通過I2C自舉加載機(jī)制搬移用戶程序至片內(nèi)執(zhí)行,為SoC開發(fā)人員對(duì)自舉加載機(jī)制的設(shè)計(jì)提供了有益的參考。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN47

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1629083