【摘要】： FT-C55LP是一款高性能、低功耗16位定點可編程數(shù)字信號處理器。采用先進的超哈佛結(jié)構(gòu)(一條程序存儲器總線、5條數(shù)據(jù)存儲器總線和6條地址總線)和12級的深度流水線技術(shù),內(nèi)核中設(shè)計了雙乘累加器(MAC)和雙算術(shù)運算單元(ALU),支持2條指令的并行處理,芯片內(nèi)部集成了大容量的存儲器和豐富的外設(shè),特別適合便攜式產(chǎn)品的應(yīng)用。 本人有幸參與了該處理器的研發(fā)工作,承擔(dān)并完成了兩部分研究工作,一是FT-C55LP主機接口的設(shè)計與驗證;二是基于該主機接口的系統(tǒng)級驗證平臺的設(shè)計和系統(tǒng)級驗證。 本文首先對FT-C55LP的體系結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、流水線、數(shù)據(jù)流單元、地址產(chǎn)生單元及程序控制單元等進行了分析和研究,為設(shè)計基于主機接口的系統(tǒng)級驗證平臺,有效進行系統(tǒng)級驗證奠定了基礎(chǔ)。 分析研究了目前國際上幾大主要廠商DSP產(chǎn)品中主機接口的特點,根據(jù)FT-C55LP的需求,設(shè)計實現(xiàn)了其主機接口——EHPI。該接口為一16位的增強型主機接口,外部主機通過它可以直接訪問FT-C55LP的內(nèi)部RAM。為方便與各種不同種類的主機進行對接,EHPI提供復(fù)用和非復(fù)用兩種模式來傳輸數(shù)據(jù)和地址,復(fù)用模式提供一條總線傳輸?shù)刂泛蛿?shù)據(jù),而非復(fù)用模式提供分開的地址之和數(shù)據(jù)總線。論文給出了該主機接口詳細設(shè)計及全面的邏輯驗證。 對于高性能微處理器的設(shè)計而言,驗證是一項極具挑戰(zhàn)性的工作,尤其是系統(tǒng)級驗證。開發(fā)一個高效、易用的系統(tǒng)級驗證平臺,對系統(tǒng)級驗證的成功起著至關(guān)重要的作用。作者設(shè)計了一個基于EHPI的驗證測試平臺,用于FT-C55LP的系統(tǒng)級驗證。該平臺由平臺的核心部分和一些輔助工具組成。平臺核心包括EHPI接口協(xié)議模型和初始化模型、存儲器模型和中斷模型等。輔助工具包括格式轉(zhuǎn)換工具、自動結(jié)果比較程序等。利用該驗證平臺,用戶可以方便地運行測試向量,并進行模擬結(jié)果的正確性判斷。 利用該平臺對FT-C55LP處理器進行了系統(tǒng)級驗證。包括:初始化測試,指令系統(tǒng)的測試,已有測試向量的測試等等。通過對驗證結(jié)果的分析,修改設(shè)計再驗證,反復(fù)迭代使設(shè)計達到要求的功能。
【圖文】：

圖2.2FT一C55LP總體結(jié)構(gòu)圖2.2.1「下C55LP的超哈佛總線結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的微處理器設(shè)計，采用數(shù)據(jù)與指令共享總線的方式，指令和數(shù)據(jù)存放在相同的一塊物理存儲空間內(nèi)，即傳統(tǒng)的馮諾依曼結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)存在最大的問題，程序指令只能串行執(zhí)行，所以速度慢、數(shù)據(jù)吞吐量低，非常不適合要求具有高度實時處理能力的數(shù)字信號處理器。因此數(shù)據(jù)和程序總線的獨立的哈佛結(jié)構(gòu)得到發(fā)展，并且成為數(shù)字信號處理器的基本結(jié)構(gòu)。超哈佛結(jié)構(gòu)是在傳統(tǒng)哈佛結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上修正或改進而來。增加更多的數(shù)據(jù)總線，允許數(shù)據(jù)存放在程序存儲器中，并被算術(shù)運算指令直接使用，增強了芯片的靈活性;而且指令可以存儲在高速緩沖器中，當(dāng)指令執(zhí)行時，不需要在從存儲器中讀取，可節(jié)約一個指令周期的時間，大大提高了運行速度。下面對該處理器的總線結(jié)構(gòu)進行詳細的討論。在CPU內(nèi)部共有12組總線，，包括一條32位的程序總線(PB)，5條16位的數(shù)據(jù)總線(BB、CB、DB、EB、FB)，6條24位的地址總線(PAB、BAB、CAB、

圖2.4CPU整體框圖l)取指緩沖單元該單元用于緩存和譯碼應(yīng)用程序的指令以及解釋FT一C55LP不同長度的指令。圖2.5為取指單元的結(jié)構(gòu)圖。指指指指峨卜月吸神石人列列(64}}}}}}}字節(jié))))匡匡三三三三三招招峭卜娜歸月技側(cè)匆忍忍lll_一一一.獷丫份-一~_井一_一」」圖2.5取指緩沖單元
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP334.7

【共引文獻】

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1 莫乾坤 ,徐元欣 ,程方;基于RISC技術(shù)的8位微控制器設(shè)計[J];單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2004年05期

2 茅靖峰;吳愛華;吳曉;;DSP原理與運動控制系統(tǒng)課程教學(xué)研究[J];電氣電子教學(xué)學(xué)報;2007年01期

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4 楊永昌;李晨輝;王凱;;FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法[J];桂林航天工業(yè)高等�？茖W(xué)校學(xué)報;2006年03期

5 凌云志;;基于DSP實現(xiàn)根升余弦濾波器的研究[J];國外電子測量技術(shù);2006年01期

6 陳連勇;劉德營;陳坤杰;;基于DSP機器視覺的道路圖像采集和處理系統(tǒng)設(shè)計[J];機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2006年04期

7 岳虹;沈立;戴葵;王志英;;DSP處理器和通用處理器的比較[J];計算機科學(xué);2005年03期

8 蔣亞群,張春元;ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)及其嵌入式SOC[J];計算機工程;2002年11期

9 董光波;謝桂海;孫增圻;;基于DSP和小波分析技術(shù)的實時噪聲消除系統(tǒng)[J];計算機工程;2006年04期

10 林強;熊華鋼;張其善;;光纖通道綜述[J];計算機應(yīng)用研究;2006年02期

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1 陳遠知;王波;;DSP在遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];全國第二屆嵌入式技術(shù)聯(lián)合學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

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1 宋輝;量子計算機體系結(jié)構(gòu)及模擬技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D];中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2003年

2 車永剛;科學(xué)計算程序性能分析與優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2004年

3 姜晶菲;可重構(gòu)密碼處理結(jié)構(gòu)的研究與設(shè)計[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2004年

4 沈立;動態(tài)VLIW體系結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究與實現(xiàn)[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2003年

5 侯方勇;存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)機密性與完整性保護的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2005年

6 倪曉強;通用并行向量密碼處理器研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2005年

7 蔣春芳;信息作戰(zhàn)環(huán)境下信息系統(tǒng)安全體系結(jié)構(gòu)若干問題研究[D];華中科技大學(xué);2005年

8 張承義;超深亞微米微處理器漏流功耗的體系結(jié)構(gòu)級優(yōu)化技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

9 文梅;流體系結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

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2 王蓉暉;指令級并行性開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2002年

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4 嚴(yán)勵;面向DSP的系統(tǒng)軟件開發(fā)研究與應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2003年

5 池靜;Bloom Filter和Weighted Bloom Filte的比較和研究[D];太原理工大學(xué);2003年

6 高軍;EPIC體系結(jié)構(gòu)研究與流水線設(shè)計及實現(xiàn)[D];中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2002年

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8 吳夢潔;Cache Controller的研究和設(shè)計[D];華北電力大學(xué)（北京）;2004年

9 謝立剛;PETSc探析與高性能并行數(shù)值軟件包的設(shè)計研究[D];中國科學(xué)院研究生院（軟件研究所）;2004年

10 謝銀波;基于ARM處理器的B/S采集控制系統(tǒng)及在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];武漢大學(xué);2004年

本文編號：2653176