【摘要】： 龍芯2F處理器是一顆正準(zhǔn)備量產(chǎn)且大規(guī)模應(yīng)用的高性能通用處理器芯片。與外圍專用器件的應(yīng)用相比,龍芯2F有接口頻率高、板級設(shè)計(jì)難度大、應(yīng)用領(lǐng)域廣的一系列特點(diǎn)。 該論文的目的就是在充分理解龍芯2F體系結(jié)構(gòu)、接口規(guī)范和電氣特性的基礎(chǔ)上,研制具有高性能及豐富接口的龍芯2F評估板,給用戶提供一個(gè)可靠的基于龍芯2F處理器的性能評估和二次開發(fā)的硬件平臺,且通過評估板的研制,給出了在龍芯2F處理器的板級設(shè)計(jì)中各關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)方法和各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)流程,給后來的開發(fā)者提供一個(gè)基于龍芯2F處理器的可靠的板級參考設(shè)計(jì)。 在評估板的架構(gòu)和原理圖設(shè)計(jì)中,結(jié)合系統(tǒng)的功能和設(shè)計(jì)要求,制定出硬件實(shí)現(xiàn)的板級架構(gòu),且根據(jù)各模塊的預(yù)期功能進(jìn)行芯片選型和模塊設(shè)計(jì),進(jìn)而根據(jù)評估板的系統(tǒng)資源特點(diǎn)和各模塊的需求進(jìn)行系統(tǒng)資源的設(shè)計(jì)和分配,從而完成整體的原理圖設(shè)計(jì)。其次,在PCB設(shè)計(jì)中,為使關(guān)鍵信號的信號質(zhì)量達(dá)到最優(yōu),提出了前期約束后期仿真的布線機(jī)制,前期在分析信號完整性問題的主要成因及常用的解決方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合評估板各接口的信號時(shí)序及電氣特點(diǎn),制定出整板PCB設(shè)計(jì)約束,進(jìn)而在約束的指導(dǎo)下完成布局布線;后期對關(guān)鍵信號進(jìn)行仿真,根據(jù)仿真結(jié)果調(diào)整電路參數(shù)和布線約束,以最優(yōu)化關(guān)鍵信號的信號質(zhì)量,實(shí)踐證明該機(jī)制提高了高速信號系統(tǒng)板級設(shè)計(jì)的可靠性。再次,給出了評估板的調(diào)試流程,并給出了每個(gè)步驟的調(diào)試方法和調(diào)試中常見的故障,為使板級實(shí)際的關(guān)鍵信號質(zhì)量達(dá)到最優(yōu),測試、分析并優(yōu)化了系統(tǒng)電源和時(shí)鐘信號的信號質(zhì)量,進(jìn)而完成了評估板的硬件調(diào)試。最后使用Stream、Netperf、Hdparm、X11Perf和IOZone等測試軟件對評估板的訪存速度、網(wǎng)絡(luò)性能、外存的訪問速度、顯示性能和PCI總線帶寬等各項(xiàng)關(guān)鍵性能進(jìn)行測試和評估。 性能測試和高強(qiáng)度的可靠性測試結(jié)果表明,龍芯2F評估板的系統(tǒng)性能達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo),可以作為參考樣板可靠地提供給合作廠家作為性能評估和二次開發(fā)使用,且評估板設(shè)計(jì)中各關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)方法和各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)流程可以作為參考設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用在其它龍芯2F處理器的板級設(shè)計(jì)中。評估板的成功設(shè)計(jì)對龍芯產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程起到了一定的促進(jìn)作用。
【圖文】：

圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖 Fig.2.1Systemarehiteeturedesignoftheevaluationboard從圖2.1可以看出，龍芯ZF處理器整合了北橋的功能，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(處理器和南橋配套)和業(yè)界主流的南北橋結(jié)構(gòu)相比有低成本的特點(diǎn)。系統(tǒng)的擴(kuò)展功能模塊(網(wǎng)絡(luò)、顯示和南橋)充分利用了PCI總線進(jìn)行擴(kuò)展，同樣可以看出，為滿足二次開發(fā)的需要，評估板的一個(gè)特點(diǎn)是為外圍應(yīng)用提供了豐富的主流擴(kuò)展接口。對于結(jié)構(gòu)圖中各模塊的設(shè)計(jì)方法和考慮在本章2.2節(jié)中會(huì)逐一給以詳細(xì)的介紹。2.1.2評估板的功能接口為滿足應(yīng)用的需求，評估板通過處理器的接口總線、南橋、顯示控制器、網(wǎng)絡(luò)控制器等主模塊擴(kuò)展了豐富的外圍接口。其中支持的擴(kuò)展總線有DDRZ總線、Pcl一X總線、LPC總線、 Local10總線、ISA總線、USB總線等，允許用戶在這些標(biāo)準(zhǔn)總線接口的基礎(chǔ)上，擴(kuò)充針對特殊應(yīng)用場合的其他設(shè)備;同時(shí)系統(tǒng)可接入的外存有IDE磁盤、 NORFlash、NANDFlash;另外系統(tǒng)還提供了豐富的顯示接口，如VGA、DVI、DVO、S一Video和復(fù)合端子顯示等。具體功能接口簡介如下:

Fig.3.4TheIayout()f日O科’OMlayerofEvoluatiol飛BoardPCB從一F毛反，街If}I的了IJ線比較:!J‘以石t出，飛呀Ifllf自布線比11一l自11內(nèi)(rJ線豐}}對史密(女日DDRZI自8組數(shù)據(jù)信號繞線均在背山}完成)，這是囚為器件的布局仁要是在!}一向的空問內(nèi)完成，)沂以評ftl:板充分利川了背ifll的布線丫間，，這樣。叮以更好地保計(jì)信號線的線寬線趴。
【學(xué)位授予單位】：首都師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TP332

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 蘇培培;劉寶明;;基于國產(chǎn)處理器的可信系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2012年01期

2 蘇培培;李士剛;;基于龍芯2F的便攜機(jī)主板設(shè)計(jì)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)測量與控制;2012年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 張];基于龍芯3A的模塊化開發(fā)板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

2 張曉曦;主從協(xié)同指控計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2010年

本文編號：2684422