基于FPGA的PCI接口软硬件协同设计及其应用
发布时间：2021-11-21 16:02
随着半导体工艺的不断快速发展,计算机与嵌入式产品广泛应用到人类的正常生产生活和工作等各个领域,数字化时代已经成为主流趋势。PCI（Peripheral Component Interconnect,周边元件扩展接口）总线作为一种独立的同步于处理器的高性能局部总线,以其高性能,低成本,兼容性好等优点在计算机系统结构中获得了十分普遍的应用。在本文涉及的安防监控视频采集应用中,需要传输大量连续的多路数据,而通用的音视频解码芯片连接PCI桥接芯片的方法并不能很好地满足这样的需求。针对以上的问题,同时出于知识产权的要求,作者所在的研发团队自主设计所需要的各功能逻辑模块并用FPGA芯片进行逻辑和软件的协同验证,为流片提供保障。本文包含的研究内容包含如下几个方面:（1）采取软硬件协同设计方法,系统地根据需求分析进行模块划分,制定相应的接口信号、引脚定义等文档规范,然后用Verilog语言实现功能逻辑,完成基于FPGA的PCI接口模块,同时根据相同的接口进行软件的研发,以方便之后进行的仿真验证与集成测试。整个PCI接口模块分为:总线仲裁器模块,含DMA（Direct Memory Access,直接内...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统的设计流程
图 2.2 设计复杂度和生产率增长趋势Fig. 2.2 Trend of design complexity and productivity growth的“串行”开发方法在新形势下逐渐暴露出了很多不足之处[20-23]：软硬件的开发过程割裂，缺乏沟通交互[17]。现在的嵌入式系统在设计早，由于各种异构型系统软硬件复杂，这种“串行”的设计过程使软件和协调优化[24-25]。在实际的研发过程中，软件开发与硬件研发隶属不同的通与项目周期的问题更难以协调，一旦出现问题就导致了整体研发效率设计的自动化层次低[17]。系统级设计由系统架构工程师来设计，而产品全依赖于设计人员的经验[7]。而随着行业的发展，系统规模不断提高，和功能是以往没有经验借鉴的，实际的设计复杂度也往往超出人类的思常出现到最终测试时才找到问题需要返工，这将严重拖长产品的研发周缺乏设计重用支持。以往的嵌入式系统设计几乎都是从零开始，如果不
念就被提了出来[27]。件协同设计流程上述问题，研究者们一直在探索新的设计方法学——软硬件are/Hardware Co-Design）方法学[7]。软硬件协同设计是指对系统中统一的描述和工具进行集成开发,可完成全系统的设计验证并跨越 系 统 优 化 。 其 概 念 的 提 出 很 早 ， 第 一 届 International Woe/Software Co-Design 会议于 1993 年召开[22]，标志着软硬件协同设式展开[7]，软硬件协同设计领域正式确立，其核心问题是如何在项硬件子系统和软件子系统[28]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种低功耗异步FIFO在ASIC中的设计[J]. 范小虎,杨波,孙涛. 济南大学学报(自然科学版). 2011(01)
[2]基于WDM的Windows2000驱动开发技术[J]. 李松,殷杰波. 计算机与网络. 2010(06)
[3]基于PCI总线的数据采集卡设计[J]. 梁军龙. 山西电子技术. 2009(05)
[4]基于FPGA的PCI总线接口设计与实现[J]. 张炜,沈德刚. 计算机与数字工程. 2009(05)
[5]基于SOPC的软硬件协同设计[J]. 刘永恩. 无线电通信技术. 2009(02)
[6]集成电路中的多时钟域同步设计技术[J]. 赵永建,段国东,李苗. 计算机工程. 2008(09)
[7]基于SystemC和Verilog软硬件协同验证[J]. 鲁芳,柏娜. 现代电子技术. 2008(04)
[8]一种高性能的异步FIFO结构[J]. 刘祥远,陈书明. 电子学报. 2007(11)
[9]基于软/硬件协同设计的嵌入式系统的性能测试[J]. 丁健. 电子质量. 2007(05)
[10]基于Verilog HDL的异步FIFO设计与实现[J]. 魏芳,刘志军,马克杰. 电子技术应用. 2006(07)
硕士论文
[1]IC设计原型验证技术研究与实现[D]. 胡文彬.合肥工业大学 2010
[2]基于FPGA的PCI软核模块的研究与实现[D]. 周雷.厦门大学 2009
[3]基于PCI总线的数据采集与存储系统[D]. 金松坡.南京理工大学 2009
[4]基于IP CORE的PCI接口设计及在数字中频采集与处理模块中的应用[D]. 杨军.电子科技大学 2009
[5]多制式音频解码系统设计与优化[D]. 李敏丽.上海交通大学 2008
[6]基于SOPC的软硬件协同设计平台的研究与实现[D]. 葛保建.武汉科技大学 2008
[7]嵌入式系统软硬件划分方法的研究[D]. 杜敏.哈尔滨理工大学 2008
[8]基于FPGA的PCI总线接口桥接逻辑设计[D]. 李群桥.武汉科技大学 2007
[9]基于IXP425网络处理器的PCI通信卡的设计与实现[D]. 王春毅.电子科技大学 2007
[10]基于SOPC的嵌入式系统的设计[D]. 刘仁伟.电子科技大学 2007
本文编号：3509807
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统的设计流程
图 2.2 设计复杂度和生产率增长趋势Fig. 2.2 Trend of design complexity and productivity growth的“串行”开发方法在新形势下逐渐暴露出了很多不足之处[20-23]：软硬件的开发过程割裂，缺乏沟通交互[17]。现在的嵌入式系统在设计早，由于各种异构型系统软硬件复杂，这种“串行”的设计过程使软件和协调优化[24-25]。在实际的研发过程中，软件开发与硬件研发隶属不同的通与项目周期的问题更难以协调，一旦出现问题就导致了整体研发效率设计的自动化层次低[17]。系统级设计由系统架构工程师来设计，而产品全依赖于设计人员的经验[7]。而随着行业的发展，系统规模不断提高，和功能是以往没有经验借鉴的，实际的设计复杂度也往往超出人类的思常出现到最终测试时才找到问题需要返工，这将严重拖长产品的研发周缺乏设计重用支持。以往的嵌入式系统设计几乎都是从零开始，如果不
念就被提了出来[27]。件协同设计流程上述问题，研究者们一直在探索新的设计方法学——软硬件are/Hardware Co-Design）方法学[7]。软硬件协同设计是指对系统中统一的描述和工具进行集成开发,可完成全系统的设计验证并跨越 系 统 优 化 。 其 概 念 的 提 出 很 早 ， 第 一 届 International Woe/Software Co-Design 会议于 1993 年召开[22]，标志着软硬件协同设式展开[7]，软硬件协同设计领域正式确立，其核心问题是如何在项硬件子系统和软件子系统[28]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种低功耗异步FIFO在ASIC中的设计[J]. 范小虎,杨波,孙涛. 济南大学学报(自然科学版). 2011(01)
[2]基于WDM的Windows2000驱动开发技术[J]. 李松,殷杰波. 计算机与网络. 2010(06)
[3]基于PCI总线的数据采集卡设计[J]. 梁军龙. 山西电子技术. 2009(05)
[4]基于FPGA的PCI总线接口设计与实现[J]. 张炜,沈德刚. 计算机与数字工程. 2009(05)
[5]基于SOPC的软硬件协同设计[J]. 刘永恩. 无线电通信技术. 2009(02)
[6]集成电路中的多时钟域同步设计技术[J]. 赵永建,段国东,李苗. 计算机工程. 2008(09)
[7]基于SystemC和Verilog软硬件协同验证[J]. 鲁芳,柏娜. 现代电子技术. 2008(04)
[8]一种高性能的异步FIFO结构[J]. 刘祥远,陈书明. 电子学报. 2007(11)
[9]基于软/硬件协同设计的嵌入式系统的性能测试[J]. 丁健. 电子质量. 2007(05)
[10]基于Verilog HDL的异步FIFO设计与实现[J]. 魏芳,刘志军,马克杰. 电子技术应用. 2006(07)
硕士论文
[1]IC设计原型验证技术研究与实现[D]. 胡文彬.合肥工业大学 2010
[2]基于FPGA的PCI软核模块的研究与实现[D]. 周雷.厦门大学 2009
[3]基于PCI总线的数据采集与存储系统[D]. 金松坡.南京理工大学 2009
[4]基于IP CORE的PCI接口设计及在数字中频采集与处理模块中的应用[D]. 杨军.电子科技大学 2009
[5]多制式音频解码系统设计与优化[D]. 李敏丽.上海交通大学 2008
[6]基于SOPC的软硬件协同设计平台的研究与实现[D]. 葛保建.武汉科技大学 2008
[7]嵌入式系统软硬件划分方法的研究[D]. 杜敏.哈尔滨理工大学 2008
[8]基于FPGA的PCI总线接口桥接逻辑设计[D]. 李群桥.武汉科技大学 2007
[9]基于IXP425网络处理器的PCI通信卡的设计与实现[D]. 王春毅.电子科技大学 2007
[10]基于SOPC的嵌入式系统的设计[D]. 刘仁伟.电子科技大学 2007
本文编号：3509807
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