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ACR中基于FPGA的SOPC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

發(fā)布時(shí)間:2020-06-27 08:11
【摘要】: 隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展,一種新的嵌入式系統(tǒng)——片上可編程系統(tǒng)SOPC(System OnProgrammable Chip),以其靈活的設(shè)計(jì)方式,可編程、可裁減,可擴(kuò)充的技術(shù)優(yōu)勢(shì),逐漸成為嵌入式系統(tǒng)技術(shù)研究的熱點(diǎn)。 本課題來源于國(guó)家“十五”863計(jì)劃重大專項(xiàng)課題“大規(guī)模接入?yún)R聚路由器(ACR)系統(tǒng)性能和關(guān)鍵技術(shù)研究(Large-scale Access Convergence Router,ACR)”,ACR中的線卡以及交換板需要一個(gè)可完成與主控通信,并能對(duì)單板進(jìn)行配置和控制等工作的嵌入式系統(tǒng)。在對(duì)SOPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入研究以后,本文以內(nèi)嵌于Xilinx平臺(tái)FPGA Virtex4-FX60的嵌入式處理器PowerPC405為核心,為ACR設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完全滿足上述要求的SOPC系統(tǒng)。 本文主要工作如下; 1)分析了現(xiàn)有的嵌入式系統(tǒng)在ACR中應(yīng)用的不足。在對(duì)SOPC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)以及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析以后,提出了為ACR構(gòu)建一個(gè)基于平臺(tái)FPGAVirtex4-FX60的SOPC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 2)從SOPC系統(tǒng)需求出發(fā),基于IP復(fù)用(Intelligence Property Reuse)理念,采用軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的方法,利用FPGA的可編程邏輯資源以及軟硬IP核,為嵌入式處理器PowerPC405設(shè)計(jì)了各個(gè)接口模塊以及控制模塊,從而完成了SOPC系統(tǒng)的FPGA硬件設(shè)計(jì)。 3)針對(duì)三態(tài)以太網(wǎng)接口模塊在沒有操作系統(tǒng)的情況下難以測(cè)試其性能的情況,從TEMAC(Tri-Mode Ethernet MAC)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)設(shè)計(jì)了一套測(cè)試程序,并在實(shí)際測(cè)試中得以驗(yàn)證。 4)軟件設(shè)計(jì)方面,在對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks進(jìn)行了深入分析與研究之后,結(jié)合硬件系統(tǒng),完成了VxWorks的BSP的設(shè)計(jì)。其中,針對(duì)在不同的使用環(huán)境下,SOPC系統(tǒng)對(duì)以太網(wǎng)的通訊速率有不同要求的情況,為三態(tài)以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì)了一個(gè)能夠根據(jù)外部環(huán)境,進(jìn)行10/100/1000M自切換的程序,滿足了ACR對(duì)SOPC的通用性要求。 5)從軟硬件方面完成了本SOPC系統(tǒng)的設(shè)計(jì),并在ACR中得以實(shí)現(xiàn)。
【學(xué)位授予單位】:解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2007
【分類號(hào)】:TP368.12
【圖文】:

地域分布,總體結(jié)構(gòu),嵌入式系統(tǒng),線路接口


二章面向ACR的SOPC系統(tǒng)及總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案中,需要一個(gè)基于嵌入式處理器的嵌入式系統(tǒng),單板進(jìn)行配置、控制的工作。本章將從ACR對(duì)該系統(tǒng)的性FPGA完成一種新的嵌入式系統(tǒng)—SOPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可OPC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。嵌入式系統(tǒng)的需求分析入?yún)R聚路由器AcR(AccessconvergingRouter)的兩大基本和提供大規(guī)模匯聚接入。在物理實(shí)現(xiàn)上,ACR寬帶骨主機(jī)提供的常規(guī)外部路由線路接口實(shí)現(xiàn),ACR大規(guī)模匯聚線路接口實(shí)現(xiàn)。ACR通過遠(yuǎn)端用戶接口單元(RIU)以及基MD)組成的樹形分叉地域分布式系統(tǒng)構(gòu)架,保證了大規(guī)模絡(luò)l8]。ACR總體結(jié)構(gòu)如下圖:

結(jié)構(gòu)圖,系統(tǒng)硬件,結(jié)構(gòu)圖


圖3系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖內(nèi)嵌于Virtex4一FX6O的PowerPC405處于本系統(tǒng)的核心地位,其它元器它的工作來完成整個(gè)模塊的功能。8201是以太網(wǎng)的物理層芯片,VSC82OI、PowerPC4OS、以及FX60內(nèi)再加上軟件共同完成了對(duì)三態(tài)以太網(wǎng)的處理。在本系統(tǒng)中的功能是完成S1O838CUCBZ是SAMSUNG公司生產(chǎn)的ooRSDRAM內(nèi)存芯片,在本為操作系統(tǒng)提供256MB的程序運(yùn)行空間。28J3A150是創(chuàng)TEL公司生產(chǎn)的FLASH,在本系統(tǒng)中的主要作用是為操和單板FPGA配置提供犯MB的存儲(chǔ)空間。F0405是SST公司生產(chǎn)的slZKBFLASH,在本系統(tǒng)中的作用是為BootR。27OT144C4N是ALTERA公司出產(chǎn)的的一種CPLD芯片,在本模塊中

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào):2731565

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