ACR中基于FPGA的SOPC系统的设计与实现

发布时间：2020-06-27 08:11

【摘要】： 随着嵌入式技术的发展,一种新的嵌入式系统——片上可编程系统SOPC(System OnProgrammable Chip),以其灵活的设计方式,可编程、可裁减,可扩充的技术优势,逐渐成为嵌入式系统技术研究的热点。本课题来源于国家“十五”863计划重大专项课题“大规模接入汇聚路由器(ACR)系统性能和关键技术研究(Large-scale Access Convergence Router,ACR)”,ACR中的线卡以及交换板需要一个可完成与主控通信,并能对单板进行配置和控制等工作的嵌入式系统。在对SOPC系统设计进行了深入研究以后,本文以内嵌于Xilinx平台FPGA Virtex4-FX60的嵌入式处理器PowerPC405为核心,为ACR设计并实现了一个完全满足上述要求的SOPC系统。本文主要工作如下; 1)分析了现有的嵌入式系统在ACR中应用的不足。在对SOPC系统的设计难点以及关键技术进行了详细分析以后,提出了为ACR构建一个基于平台FPGAVirtex4-FX60的SOPC系统的设计方案。 2)从SOPC系统需求出发,基于IP复用(Intelligence Property Reuse)理念,采用软硬件协同设计的方法,利用FPGA的可编程逻辑资源以及软硬IP核,为嵌入式处理器PowerPC405设计了各个接口模块以及控制模块,从而完成了SOPC系统的FPGA硬件设计。 3)针对三态以太网接口模块在没有操作系统的情况下难以测试其性能的情况,从TEMAC(Tri-Mode Ethernet MAC)的结构特点出发设计了一套测试程序,并在实际测试中得以验证。 4)软件设计方面,在对嵌入式实时操作系统VxWorks进行了深入分析与研究之后,结合硬件系统,完成了VxWorks的BSP的设计。其中,针对在不同的使用环境下,SOPC系统对以太网的通讯速率有不同要求的情况,为三态以太网接口设计了一个能够根据外部环境,进行10/100/1000M自切换的程序,满足了ACR对SOPC的通用性要求。 5)从软硬件方面完成了本SOPC系统的设计,并在ACR中得以实现。
【学位授予单位】：解放军信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP368.12
【图文】：

地域分布,总体结构,嵌入式系统,线路接口

二章面向ACR的SOPC系统及总体结构的设计方案中，需要一个基于嵌入式处理器的嵌入式系统，单板进行配置、控制的工作。本章将从ACR对该系统的性FPGA完成一种新的嵌入式系统—SOPC系统设计的可OPC系统的设计方案。嵌入式系统的需求分析入汇聚路由器AcR(AccessconvergingRouter)的两大基本和提供大规模汇聚接入。在物理实现上，ACR宽带骨主机提供的常规外部路由线路接口实现，ACR大规模汇聚线路接口实现。ACR通过远端用户接口单元(RIU)以及基MD)组成的树形分叉地域分布式系统构架，保证了大规模络l8]。ACR总体结构如下图:

结构图,系统硬件,结构图

图3系统硬件结构图内嵌于Virtex4一FX6O的PowerPC405处于本系统的核心地位，其它元器它的工作来完成整个模块的功能。8201是以太网的物理层芯片，VSC82OI、PowerPC4OS、以及FX60内再加上软件共同完成了对三态以太网的处理。在本系统中的功能是完成S1O838CUCBZ是SAMSUNG公司生产的ooRSDRAM内存芯片，在本为操作系统提供256MB的程序运行空间。28J3A150是创TEL公司生产的FLASH，在本系统中的主要作用是为操和单板FPGA配置提供犯MB的存储空间。F0405是SST公司生产的slZKBFLASH，在本系统中的作用是为BootR。27OT144C4N是ALTERA公司出产的的一种CPLD芯片，在本模块中

【参考文献】