本文關(guān)鍵詞：嵌入式Flash加速控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：隨著智能化的普及以及物聯(lián)網(wǎng)的興起,內(nèi)置嵌入式Flash的MCU (Micro Control Unit,微控制器,也稱為單片機(jī))在工業(yè)控制以及消費(fèi)電子類市場(chǎng)得到了的越來越廣泛的使用。針對(duì)這種低功耗、低成本的應(yīng)用環(huán)境,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款基于2路組相聯(lián)緩存結(jié)構(gòu)的嵌入式Flash加速控制器,可面向ARM CortexMO/M3、杭州中天微系統(tǒng)有限公司CK802/CK803等低功耗、低成本32位嵌入式處理器和32位嵌入式Flash。 為了加強(qiáng)對(duì)不同型號(hào)嵌入式Flash的兼容,本文提出了一種通用化的模板架構(gòu)。對(duì)于不同的Flash型號(hào)或者用于FPGA原型驗(yàn)證的Flash;加速控制模擬器,設(shè)計(jì)者只需要重新設(shè)計(jì)或修改Flash接口控制單元即可,其他模塊和整體架構(gòu)可配置并且通用,實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的硬件架構(gòu)和軟件接口。這種模塊重用化的設(shè)計(jì)思想加快了針對(duì)新款Flash的加速控制器的開發(fā)速度,并且設(shè)計(jì)者可以盡早向客戶提供用于軟硬件協(xié)同驗(yàn)證的FPGA仿真器,使軟件驗(yàn)證能夠與硬件設(shè)計(jì)并行開展。 以兩款Flash為例,本文介紹了各自的Flash接口控制單元設(shè)計(jì),并針對(duì)不同頻率下接口的特點(diǎn)加入了低頻快速訪問(讀取)模式和高頻訪問(讀取)模式。同時(shí),本文還介紹了用于保護(hù)Flash數(shù)據(jù)不被非法訪問的Flash安全機(jī)制。 為了實(shí)現(xiàn)讀取加速,本文提出讀加速單元以指令緩存結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),但針對(duì)傳統(tǒng)指令緩存存在的局限性進(jìn)行了優(yōu)化,從而在占用資源(緩存容量)較少,頻率較低(用于部分低功耗應(yīng)用)的環(huán)境下取得較高的性能和較低的功耗。 最后,本文通過基于IP-XACT標(biāo)準(zhǔn)的P封裝技術(shù)和C-SKY SoC設(shè)計(jì)集成平臺(tái)將這款嵌入式Flash加速控制器封裝入庫(kù)并集成到SoC設(shè)計(jì)中。
【關(guān)鍵詞】：SoC 嵌入式Flash加速控制器 緩存 IP-XACT標(biāo)準(zhǔn)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP332
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 本文研究背景9-13
• 1.1.1 嵌入式Flash簡(jiǎn)介9-11
• 1.1.2 嵌入式Flash控制器11-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文內(nèi)容及章節(jié)安排14-16
• 第2章 AMBAAHB總線與FLASH接口協(xié)議16-29
• 2.1 AMBAAHB總線協(xié)議16-19
• 2.1.1 AHB仲裁16-17
• 2.1.2 AHB總線基本傳輸17-19
• 2.1.3 AHB從機(jī)接口19
• 2.2 嵌入式FLASH接口協(xié)議19-28
• 2.2.1 PF64K17E19-23
• 2.2.2 GRA_FLS2P5M28DA23-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第3章 嵌入式FLASH加速控制器29-49
• 3.1 整體架構(gòu)29-30
• 3.2 FLASH擦寫單元30-32
• 3.3 FLASH接口控制單元32-43
• 3.3.1 有限狀態(tài)機(jī)(FSM)32-37
• 3.3.2 低頻快速訪問(讀取)模式37-41
• 3.3.3 高頻訪問(讀取)模式41-42
• 3.3.4 冗余存儲(chǔ)區(qū)域的處理42-43
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析43-47
• 3.4.1 讀、寫、擦功能仿真44-45
• 3.4.2 低頻快速訪問(讀取)模式驗(yàn)證45-47
• 3.5 FLASH安全機(jī)制47-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第4章 基于緩存結(jié)構(gòu)的FLASH讀加速單元49-67
• 4.1 緩存基本原理49-51
• 4.2 加速與功耗優(yōu)化技術(shù)51-58
• 4.2.1 回填隱藏技術(shù)與改進(jìn)型關(guān)鍵字優(yōu)先預(yù)取策略51-54
• 4.2.2 具有自適應(yīng)預(yù)取功能的緩存鎖定技術(shù)54-56
• 4.2.3 預(yù)查找技術(shù)56-58
• 4.3 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)58-60
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析60-66
• 4.4.1 性能測(cè)試結(jié)果與分析60-62
• 4.4.2 功耗測(cè)試結(jié)果與分析62-65
• 4.4.3 綜合面積65-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第5章 基于IP-XACT標(biāo)準(zhǔn)的IP封裝與SOC集成67-81
• 5.1 基于IP-XACT的SOC集成方法67-68
• 5.2 CK-SOC集成平臺(tái)68-71
• 5.3 嵌入式FLASH加速控制器IP封裝71-75
• 5.3.1 支持FPGA原型驗(yàn)證的Flash加速控制器71-72
• 5.3.2 IP-XACT封裝72-75
• 5.4 基于嵌入式FLASH加速控制器的SoC設(shè)計(jì)75-80
• 5.4.1 整體架構(gòu)76
• 5.4.2 總線矩陣76-77
• 5.4.3 存儲(chǔ)系統(tǒng)及地址空間分配77-79
• 5.4.4 功耗/時(shí)鐘管理79-80
• 5.4.5 版圖實(shí)現(xiàn)80
• 5.5 本章小結(jié)80-81
• 第6章 總結(jié)與展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-84
• 作者簡(jiǎn)歷及在學(xué)習(xí)期間取得的科研成果84

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