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基于FPGA的SoC/IP验证平台的设计与实现

李军克  
【摘要】: 为了满足嵌入式系统市场对于成本、面积和功耗的要求,SoC(System on-a-Chip)已经成为一个必不可少的解决办法。由于SoC芯片的规模越来越大,其验证工作已成为芯片设计中的重要环节,采用FPGA验证方法因其开发周期短且便于修改设计,不仅可以节省大量的验证时间,还能够提高验证工作的可靠性。随着大容量高速度的FPGA的出现,在流片前建立一个高性价比的FPGA验证系统已经成为缩短SoC验证时间的重要方法。本论文的研究方向是利用Xilinx公司的高速FPGA设计一个高度可配置的SoC/IP验证平台。 论文首先介绍了SoC的设计流程,突出了SoC验证环节所面临的困难,同时论证了基于FPGA的SoC/IP验证方法解决这个困难的优势。然后介绍了Xilinx公司的Virtex-II系列器件的特性和逻辑结构,对各个逻辑子模块的功能和结构进行了较为详尽的描述,同时,详细介绍了Virtex-II系列器件的配置方式,并为SoC/IP验证平台选定合适的FPGA:XC2V6000。 在选定合适的FPGA后,根据SoC/IP验证平台的功能要求,选择了适当的外围部件,确定了基于XC2V6000型号的FPGA的SoC/IP验证平台的具体设计方案,给出了SoC/IP验证平台的功能设计、硬件总体设计和模块化设计,并阐述了外围电路的功能。然后,根据多层PCB板的设计原理,从建立元件封装、定义PCB板的板边框,导入网表、定义设计规则,元件布局布线、设计规则检查,覆铜四个步骤详细介绍了SoC/IP验证平台的板级实现过程,同时对SoC/IP验证平台作了信号完整性分析。 本文设计的SoC/IP验证平台可对最多高达1百万门电路的SoC/IP Core进行功能验证。同时由于SoC/IP验证平台的最终板级实现面积为21cm×10cm,因此可以方便地作为一个PCI设备插到计算机主板上。


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