【摘要】：隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展,可編程片上系統(tǒng)(System-on-a-Programmable-Chip, SoPC)已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的主流,人們對(duì)SoPC功能的需求也越來(lái)越高,設(shè)計(jì)出更高端、更復(fù)雜的SoPC是必然需求。在現(xiàn)有平臺(tái)基礎(chǔ)上,基于單塊芯片資源所設(shè)計(jì)的SoPC已經(jīng)無(wú)法滿足預(yù)期功能所需。因此,進(jìn)行SoPC總線協(xié)議跨芯片擴(kuò)展,從而獲取更多的片外資源以設(shè)計(jì)功能更復(fù)雜的SoPC,對(duì)SOPC未來(lái)的發(fā)展具有重要意義。擴(kuò)展片內(nèi)總線到片外以實(shí)現(xiàn)片間數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵在于對(duì)片內(nèi)總線請(qǐng)求的處理以及發(fā)送與接收,這是設(shè)計(jì)的主要難點(diǎn)。本論文主要研究SoPC象線協(xié)議跨芯片擴(kuò)展,即將片上系統(tǒng)總線擴(kuò)展到片外以訪問(wèn)片外芯片資源。通過(guò)深入分析國(guó)內(nèi)外跨芯片通信機(jī)制的發(fā)展現(xiàn)狀,研究AXI (Advanced extensible Interface)總線協(xié)議的原理和并行、串行通信接口的特點(diǎn),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了SoPC片上總線的跨芯片擴(kuò)展,給出了整個(gè)總線擴(kuò)展SoPC的系統(tǒng)架構(gòu),并且詳細(xì)描述了定制總線跨芯片擴(kuò)展AOC (AXI Over Chip) IP核(Intellectual Property core)各個(gè)模塊的具體設(shè)計(jì)。通過(guò)在XilinxZYNQ-7000系列FPGA(Field Programmable Gate Array)芯片上搭建本地SoPC及在Xilinx Vhtex-7系列FPGA芯片上搭建遠(yuǎn)端SoPC,基于AOC IP核實(shí)現(xiàn)本地SoPC訪問(wèn)遠(yuǎn)端SoPC資源。此外,分別采用了并行通信與串行通信兩種通信方式實(shí)現(xiàn)片間的數(shù)據(jù)傳輸。并且基于這兩種通信方式對(duì)整個(gè)總線擴(kuò)展SoPC的系統(tǒng)性能進(jìn)行了測(cè)試與評(píng)估。定制AOC IP核是設(shè)計(jì)的主要部分,使用Verilog硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)整個(gè)AOC IP核的代碼設(shè)計(jì),基于Xilinx公司ZC706開(kāi)發(fā)板和VC707開(kāi)發(fā)板完成FPGA原型驗(yàn)證,驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的正確性與可行性。本設(shè)計(jì)不僅達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,還在系統(tǒng)主要性能上有了很大的提升。本文完成了SoPC總線協(xié)議的跨芯片擴(kuò)展,可以降低設(shè)計(jì)成本,提高系統(tǒng)的利用率、性能、可擴(kuò)展性,可以讓多塊TPGA芯片緊密耦合在統(tǒng)一的SoPC結(jié)構(gòu)下,對(duì)設(shè)計(jì)出大規(guī)模的SoPC有重要工程意義。
[Abstract]:With the development of embedded system, programmable on-chip system (System-on-a-Programmable-Chip, SoPC) has become the mainstream of embedded system development, and the demand for SoPC function is higher and higher. More complex SoPC is necessary. On the basis of the existing platform, the SoPC based on single chip resource can no longer meet the expected functional requirements. Therefore, it is of great significance for the future development of SOPC to extend the SoPC bus protocol across chips so as to obtain more out-of-chip resources to design a more complex SoPC,. The key to extend the intra-chip bus to realize the data transmission between chips lies in the processing, sending and receiving of the on-chip bus request, which is the main difficulty in the design. In this paper, we mainly study the extension of SoPC image line protocol across chips, that is, the system bus on a chip is extended to the outside chip to access the resource of the chip. By analyzing the development of cross-chip communication mechanism at home and abroad, studying the principle and parallelism of AXI (Advanced extensible Interface) bus protocol and the characteristics of serial communication interface, the cross-chip extension of SoPC on-chip bus is designed and realized. The system architecture of the whole bus extended SoPC is given, and the design of each module of the custom bus extending AOC (AXI Over Chip) IP core (Intellectual Property core) is described in detail. Local SoPC is built on XilinxZYNQ-7000 FPGA (Field Programmable Gate Array) chip and remote SoPC, is built on Xilinx Vhtex-7 FPGA chip. Local SoPC can access remote SoPC resource based on AOC IP core. In addition, parallel communication and serial communication are used to realize data transmission between chips. The system performance of the whole bus extended SoPC is tested and evaluated based on the two communication methods. The custom AOC IP core is the main part of the design. The code design of the whole AOC IP core is realized by using the Verilog hardware description language. The FPGA prototype verification is completed based on the ZC706 development board of Xilinx Company and the VC707 development board, which verifies the correctness and feasibility of the design. This design not only meets the expected design requirements, but also greatly improves the main performance of the system. This paper completes the cross-chip extension of SoPC bus protocol, which can reduce the design cost, improve the utilization, performance and expansibility of the system. It can make multiple TPGA chips tightly coupled under the unified SoPC structure. It is of great engineering significance to design large scale SoPC.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN47

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本文編號(hào)：2297895