發(fā)布時(shí)間：2017-10-21 23:29

  本文關(guān)鍵詞：基于OpenRISC 1200的SoC系統(tǒng)搭建及LDPC整合驗(yàn)證

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【摘要】：隨著4G通訊的普及,以及5G高速率大容量信息的交互時(shí)代的到來,對移動通信設(shè)備,如智能手機(jī)、平板電腦、可穿戴設(shè)備的信息傳輸準(zhǔn)確性與可靠性提出了更高的要求。信道糾錯(cuò)碼作為現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)的核心,最大限度的保證了信息傳輸?shù)目煽啃�。低密度校�?yàn)(LDPC)碼作為一種優(yōu)秀的信道編碼可以滿足低誤碼率的需求。作為移動設(shè)備的最大優(yōu)勢就是其便攜性,這就要求設(shè)備不僅具有較快的計(jì)算速度同時(shí)還要有較小的體積。SoC技術(shù)可以有效的縮小傳統(tǒng)ASIC電路的體積。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展以及SoC技術(shù)的完善,以前需要多個(gè)芯片來實(shí)現(xiàn)的功能現(xiàn)在可以由一個(gè)SoC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。SoC是以嵌入式操作系統(tǒng)為軟件核心,以IP核復(fù)用技術(shù)為硬件核心,將整個(gè)系統(tǒng)集成在一塊芯片上,實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電路。本文提出了一個(gè)SoC系統(tǒng)的構(gòu)架和實(shí)現(xiàn)方案,選取免費(fèi)的開源處理器OpenRISC 1200處理器作為核心,總線標(biāo)準(zhǔn)采取Wishbone總線結(jié)構(gòu),其他組成部件包括定時(shí)器、存儲器RAM、指令和數(shù)據(jù)緩存以及仲裁器等,并且對設(shè)計(jì)的SoC進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)以及功能的驗(yàn)證。其次,用SystemVerilog搭建了層次化的驗(yàn)證平臺,同時(shí)在驗(yàn)證平臺當(dāng)中增加了由MATLAB編寫的LDPC譯碼器黃金參考模型,采取了隨機(jī)測試與定向測試相結(jié)合的方案,測試了480個(gè)測試用例使定義的功能覆蓋率達(dá)到了100%,從而驗(yàn)證了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的LDPC譯碼器IP核。為LDPC譯碼器IP核設(shè)計(jì)了符合Wishbone總線規(guī)范的接口,并將其作為獨(dú)立IP核添加到SoC系統(tǒng)中。然后,對添加了LDPC譯碼器IP核的SoC系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。為了方便后續(xù)FPGA下載測試,驗(yàn)證過程中添加了波特率為9600的UART串口IP單元,通過串口讀出LDPC譯碼結(jié)果。編寫Perl腳本,對比讀出結(jié)果與預(yù)期結(jié)果,結(jié)果顯示每次讀出的4608個(gè)LDPC譯碼數(shù)據(jù)與預(yù)期值完全相同。最后提出了FPGA快速驗(yàn)證流程,并且成功將整個(gè)SoC系統(tǒng)在型號為Altera Stratix II EP2S60F1020C3的FPGA上進(jìn)行了移植。實(shí)際綜合頻率達(dá)到115MHZ,使用Combinational ALUTs為7594,Logic registers為3951,占用Block memory393/424(92.7%)。存儲器占用達(dá)到92.7%是因?yàn)長DPC譯碼器需要大量的存儲單元進(jìn)行迭代計(jì)算。通過軟件和硬件的驗(yàn)證,表明了將LDPC譯碼器作為獨(dú)立IP應(yīng)用到SoC系統(tǒng)中的方案切實(shí)可行有效。本論文主要貢獻(xiàn)是提出了一個(gè)將信道編解碼模塊LDPC譯碼器作為獨(dú)立IP應(yīng)用到一個(gè)完整的SoC系統(tǒng)當(dāng)中的方案,并且通過軟硬件協(xié)同驗(yàn)證表明了方案是可行的。作者較好的解決了設(shè)計(jì)和硬件驗(yàn)證過程中出現(xiàn)的諸多技術(shù)難點(diǎn),如Wishbone總線共享方式中各IP的協(xié)調(diào)性與優(yōu)先級,SoC系統(tǒng)的FPGA移植驗(yàn)證,大量代碼和模塊的調(diào)試等。
【關(guān)鍵詞】：SoC OpenRISC1200處理器 LDPC譯碼器 FPGA
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.22;TN47
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 研究內(nèi)容17-18
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)18-20
• 第二章 基于OPENRISC 1200處理器的SoC系統(tǒng)搭建20-35
• 2.1 SoC平臺簡介20-23
• 2.1.1 SoC平臺構(gòu)成20-21
• 2.1.2 SoC設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)21-22
• 2.1.3 SoC平臺設(shè)計(jì)流程22-23
• 2.2 OpenRISC 1200處理器23-25
• 2.2.1 OpenRISC 1200背景介紹23
• 2.2.2 OpenRISC 1200的主要特點(diǎn)23-24
• 2.2.3 OpenRISC 1200基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)24-25
• 2.3 WISHBONE總線25-30
• 2.3.1 WISHBONE支持互聯(lián)類型25-27
• 2.3.2 WISHBONE總線周期與接.時(shí)序27-30
• 2.4 SoC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)30-34
• 2.4.1 SoC整體框架30-32
• 2.4.2 SoC最小系統(tǒng)簡單仿真驗(yàn)證32-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第三章 LDPC譯碼器IP核的驗(yàn)證35-50
• 3.1 LDPC譯碼器IP核結(jié)構(gòu)及端35-38
• 3.1.1 LDPC譯碼器IP核譯碼流程及框架35-37
• 3.1.2 LDPC譯碼器IP核端.說明37-38
• 3.2 基于SystemVerilog的驗(yàn)證平臺架構(gòu)38-40
• 3.2.1 SystemVerilog驗(yàn)證特性38
• 3.2.2 驗(yàn)證框架及其組件38-40
• 3.3 LDPC譯碼器IP驗(yàn)證平臺的搭建40-44
• 3.3.1 驗(yàn)證工具介紹40
• 3.3.2 驗(yàn)證環(huán)境結(jié)構(gòu)40-41
• 3.3.3 驗(yàn)證流程41-42
• 3.3.4 驗(yàn)證平臺框架42-44
• 3.4 功能覆蓋率收集44-47
• 3.4.1 功能覆蓋率的概念44
• 3.4.2 功能覆蓋率的收集44-46
• 3.4.3 功能覆蓋率與隨機(jī)驗(yàn)證的結(jié)合46-47
• 3.5 驗(yàn)證結(jié)果47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 第四章 SoC系統(tǒng)整合驗(yàn)證50-63
• 4.1 完整SoC系統(tǒng)架構(gòu)50-51
• 4.2 UART模塊51-53
• 4.2.1 UART IP模塊框架51-52
• 4.2.2 UART工作模式52-53
• 4.2.3 UART IP核接53
• 4.3 LDPC IP核wishbone接53-54
• 4.4 軟件測試平臺54-56
• 4.4.1 軟件環(huán)境及開發(fā)工具54-55
• 4.4.2 SoC仿真流程55-56
• 4.5 仿真文件56-59
• 4.5.1 設(shè)備地址及參數(shù)配置文件56-57
• 4.5.2 編寫Makefile文件57-58
• 4.5.3 鏈接腳本文件58
• 4.5.4 生成二進(jìn)制可執(zhí)行bin文件58-59
• 4.6 仿真結(jié)果59-62
• 4.7 本章小結(jié)62-63
• 第五章 SoC系統(tǒng)的FPGA下載原型驗(yàn)證63-78
• 5.1 SoC硬件驗(yàn)證系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)63-65
• 5.2 JTAG調(diào)試模塊65-68
• 5.2.1 JTAG測試接.原理65-66
• 5.2.2 JTAG調(diào)試系統(tǒng)構(gòu)架66-67
• 5.2.3 調(diào)試方法67-68
• 5.3 FPGA移植的SoC文件配置68-71
• 5.3.1 OpenRISC1200處理器文件的配置68-69
• 5.3.2 修改時(shí)鐘產(chǎn)生模式69-70
• 5.3.3 修改存儲模式70-71
• 5.4 SoC下載流程71-72
• 5.5 測試流程及結(jié)果72-76
• 5.6 本章小結(jié)76-78
• 第六章 總結(jié)與展望78-80
• 致謝80-81
• 參考文獻(xiàn)81-84
• 攻碩期間取得的研究成果84-85

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：1075753