發(fā)布時(shí)間：2020-05-07 15:27

【摘要】： FT-C55LP是一款高性能、低功耗16位定點(diǎn)可編程數(shù)字信號(hào)處理器。采用先進(jìn)的超哈佛結(jié)構(gòu)(一條程序存儲(chǔ)器總線、5條數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器總線和6條地址總線)和12級(jí)的深度流水線技術(shù),內(nèi)核中設(shè)計(jì)了雙乘累加器(MAC)和雙算術(shù)運(yùn)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(chǔ)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(jī)接口的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證;二是基于該主機(jī)接口的系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證平臺(tái)的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證。 本文首先對(duì)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(jìn)行了分析和研究,為設(shè)計(jì)基于主機(jī)接口的系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證平臺(tái),有效進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證奠定了基礎(chǔ)。 分析研究了目前國(guó)際上幾大主要廠商DSP產(chǎn)品中主機(jī)接口的特點(diǎn),根據(jù)FT-C55LP的需求,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了其主機(jī)接口——EHPI。該接口為一16位的增強(qiáng)型主機(jī)接口,外部主機(jī)通過(guò)它可以直接訪問(wèn)FT-C55LP的內(nèi)部RAM。為方便與各種不同種類的主機(jī)進(jìn)行對(duì)接,EHPI提供復(fù)用和非復(fù)用兩種模式來(lái)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(jī)接口詳細(xì)設(shè)計(jì)及全面的邏輯驗(yàn)證。 對(duì)于高性能微處理器的設(shè)計(jì)而言,驗(yàn)證是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的工作,尤其是系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證。開發(fā)一個(gè)高效、易用的系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證平臺(tái),對(duì)系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證的成功起著至關(guān)重要的作用。作者設(shè)計(jì)了一個(gè)基于EHPI的驗(yàn)證測(cè)試平臺(tái),用于FT-C55LP的系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證。該平臺(tái)由平臺(tái)的核心部分和一些輔助工具組成。平臺(tái)核心包括EHPI接口協(xié)議模型和初始化模型、存儲(chǔ)器模型和中斷模型等。輔助工具包括格式轉(zhuǎn)換工具、自動(dòng)結(jié)果比較程序等。利用該驗(yàn)證平臺(tái),用戶可以方便地運(yùn)行測(cè)試向量,并進(jìn)行模擬結(jié)果的正確性判斷。 利用該平臺(tái)對(duì)FT-C55LP處理器進(jìn)行了系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證。包括:初始化測(cè)試,指令系統(tǒng)的測(cè)試,已有測(cè)試向量的測(cè)試等等。通過(guò)對(duì)驗(yàn)證結(jié)果的分析,修改設(shè)計(jì)再驗(yàn)證,反復(fù)迭代使設(shè)計(jì)達(dá)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(jì)，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(chǔ)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(wèn)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(shí)時(shí)處理能力的數(shù)字信號(hào)處理器。因此數(shù)據(jù)和程序總線的獨(dú)立的哈佛結(jié)構(gòu)得到發(fā)展，并且成為數(shù)字信號(hào)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(jìn)而來(lái)。增加更多的數(shù)據(jù)總線，允許數(shù)據(jù)存放在程序存儲(chǔ)器中，并被算術(shù)運(yùn)算指令直接使用，增強(qiáng)了芯片的靈活性;而且指令可以存儲(chǔ)在高速緩沖器中，當(dāng)指令執(zhí)行時(shí)，不需要在從存儲(chǔ)器中讀取，可節(jié)約一個(gè)指令周期的時(shí)間，大大提高了運(yùn)行速度。下面對(duì)該處理器的總線結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)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(zhǎng)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(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TP334.7

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2653176