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家庭网络核心SoC平台

作　者: 刘文青
导　师: 邵峰晶
学　校: 青岛大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 知识产权核片上系统 FPGA VGA控制器可重构
分类号: TP393
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

IP(Intellectual Property)是集成电路知识产权的主体,IP技术已成为片上系统SoC(System on Chip)设计的主流方法。本课题是国家高技术研究发展计划项目(863计划)“家庭网络核心SoC平台和整体解决方案”(项目编号2003AA1Z1110)的一个子课题。本课题首先研究了现行的基于IP技术的SoC的设计方法、流程和环境;然后以VGA(Video Graphic Array)控制器IP核为实例,采用软硬件协同设计的思想,在嵌入式系统中设计实现了基于FPGA的IP模块,完成了RTL代码的编写、设计综合、功能验证、波形仿真,以及最终在本课题开发板上的结果调试,实现了设计功能和需求的一致;最后,根据“家庭网络核心SoC平台和整体解决方案”的要求指标,结合VGA控制器IP核的实际开发,在对已有IP核开发规范进行深入研究的基础上,提出了面向信息家电的IP核开发规范。本文首先分析了“863”课题中的整体解决方案,介绍了IP核复用技术的基本概念和国内外研究动态,明确了IP复用技术的研究意义;然后从IP开发和验证两个方面入手,重点阐述了IP的设计流程及设计中的关键技术等;在对VGA控制器工作原理进行深入研究的基础上,详述了基于AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture)SoC总线的VGA控制器IP核设计过程;针对家庭网络核心SoC平台的实际应用,提出了相应的软硬件开发平台实现方案,实验结果表明,利用该方案实现的VGA控制器IP核便于修改易于实现,分辨率最高可支持1024~*768,256色,具有可移植性。该IP核已作为一个功能模块嵌入到SoC平台中,运行稳定可靠。最后对本课题的工作进行了总结,分析了研究中存在的问题,并对今后研究工作进行了展望。

全文目录

目录  4-6
第一章绪论  6-13
  1.1 选题背景与研究意义  6-9
    1.1.1 家庭网络(Home Networking)  6
    1.1.2 嵌入式系统平台  6-7
    1.1.3 SoC(System-on-Chip)  7-8
    1.1.4 IP(Intellectual Property)  8-9
  1.2 国内外IP技术研究现状和发展趋势  9-10
  1.3 研究内容  10-12
  1.4 论文结构  12-13
第二章 SOC设计中的IP核技术研究  13-21
  2.1 引言  13
  2.2 IP开发  13-16
    2.2.1 IP的基本特征  13
    2.2.2 IP开发流程  13
    2.2.3 IP设计的四大阶段  13-14
    2.2.4 IP验证的主要过程  14-16
  2.3 IP集成  16-17
    2.3.1 IP集成的一般考虑  17
    2.3.2 IP集成的关键技术  17
  2.4 IP标准化问题分析与研究  17-20
    2.4.1 VSIA工作组近期工作情况  18-19
    2.4.2 结束语  19-20
  2.5 本章小结  20-21
第三章 VGA系统工作原理  21-25
  3.1 VGA技术组成  21-22
  3.2 VGA工作模式  22-23
  3.3 VGA数据到颜色的转换  23-24
  3.4 本章小结  24-25
第四章 VGA控制器IP核设计与实现  25-48
  4.1 VGA控制器IP核设计  25-31
    4.1.1 体系结构与模块划分  25-26
    4.1.2 VGA核信号  26-27
    4.1.3 VGA寄存器  27-29
    4.1.4 VGA视频时序  29-31
  4.2 VGA控制器IP核软件平台实现  31-38
    4.2.1 各模块功能实现  32-34
      4.2.1.1 QuartusⅡ开发环境  32
      4.2.1.2 VHDL语言实现  32-34
    4.2.2 仿真  34-36
    4.2.3 测试平台(testbench)  36
    4.2.4 嵌入式linux操作系统  36-38
  4.3 VGA控制器IP核硬件平台实现  38-43
    4.3.1 微处理器  38-41
      4.3.1.1 嵌入式软核处理器——Xilinx MicroBlaze软核方案  39
      4.3.1.2 嵌入式硬核处理器——ARM硬核方案  39-41
    4.3.2 片上总线——AMBA总线  41
    4.3.3 开发板  41-43
      4.3.3.1 Epxa开发板  42
      4.3.3.2 VGA(D／A转换)开发板  42-43
  4.4 VGA控制器IP核总体实现方案  43-47
    4.4.1 实现步骤  43-47
    4.4.2 实验结果及性能分析  47
  4.5 本章小结  47-48
第五章研究总结与评价  48-50
  5.1 研究总结与评价  48-49
  5.2 研究工作展望  49-50
参考文献  50-53
攻读学位期间的研究成果  53-54
致谢  54-55
学位论文独创性声明  55
学位论文知识产权权属声明  55-56

家庭网络核心SoC平台

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