一种基于Zynq FPGA的MCU内核的验证平台

发布时间：2017-05-11 23:08

  本文关键词：一种基于Zynq FPGA的MCU内核的验证平台，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：2011年底,Xilinx公司推出了Zynq-7000 All Programmable SOC,创新性的将处理器与可编程逻辑集成在一起,具有高度的灵活性和强大的配置能力,满足了嵌入式系统对高性能、低功耗以及多核处理能力的要求。设计人员既可以通过FPGA进行数字逻辑开发,也可以进行嵌入式系统开发。本文课题来源于实验室设计的一款高性能MCU内核,该MCU为哈佛架构通用型MCU,采用流水线技术设计并兼容MCS-51指令集,效率达到36MIPS。在对MCU内核的测试工作方面,本文基于Zynq设计并搭建了一种验证平台,以MCU内核内部的特殊功能寄存器为主要对象,设计了对所有特殊功能寄存器的实时监测环境,对特殊功能寄存器内部数据可以进行自由化的读取、保存。除此外,完成了对MCU内核的单指令测试工作。本文基于搭载Zynq芯片的Zedboard开发板,利用Xilinx公司提供的嵌入式开发套件EDK设计完成了整个验证平台的设计。在硬件部分,设计了验证IP核,内部实例化了MCU内核,该验证IP核对MCU内部特殊功能寄存器的数据进行处理工作。搭建了基础的嵌入式系统平台,将验证IP核集成到基础的嵌入式系统平台中,实现了处理器与可编程逻辑之间的通信工作。通过AXI总线,ARM处理器可对验证IP核进行数据访问、控制。软件部分,在SDK环境下开发了IP核的驱动程序,并通过MFC编程实现串口程序。设计过程中对系统的主要功能进行了验证,包括验证IP核的功能仿真测试、总线接口的读写仿真测试,基础硬件系统的内部数据通信测试等。搭建了基于Zedboard+PC的工作平台,并对整个系统的功能进行了整体测试,证明了验证环境的正确性。本文实现了一种MCU内核的测试平台,主要创新点在于,可实时的检测MCU内核中特殊功能寄存器的状态并对其内部数据进行操作,除此外,本文的设计还完成了对MCU内核的单指令测试和一组benchmark的测试。
【关键词】：Zynq MCU 测试 特殊功能寄存器 Zedboard
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-11
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析8-9
• 1.3 本文的主要研究内容9-11
• 第2章 基于Zynq的验证平台的设计11-24
• 2.1 基于Zynq的验证平台的整体结构11-17
• 2.1.1 可编程SoC Zynq-7000 芯片11-12
• 2.1.2 搭载Zynq-7020 芯片的ZedBoard开发板12-14
• 2.1.3 基于验证系统的整体结构14-15
• 2.1.4 验证系统的开发平台及开发流程15-17
• 2.2 基于验证系统平台的硬件结构设计17-22
• 2.2.1 验证系统硬件拓扑结构17-18
• 2.2.2 验证系统中的ARM Cortex-A9 处理器18-19
• 2.2.3 验证系统中ARM Cortex-A9 处理器与PL的通信19
• 2.2.4 硬件架构中的其它功能模块19-20
• 2.2.5 验证系统中AXI4-Lite系统总线20-22
• 2.3 验证系统的主要功能设计22
• 2.4 本章小结22-24
• 第3章 验证IP核的设计与仿真验证24-45
• 3.1 MCU内核的基本机构介绍24-25
• 3.2 MCU内核的ASIC代码到FPGA的转换25-28
• 3.3 验证IP核的设计28-33
• 3.3.1 验证IP核的整体结构设计29-30
• 3.3.2 验证IP核的内部模块设计30-33
• 3.4 验证IP核的功能仿真33-37
• 3.5 基于AXI4-Lite总线的验证IP核接口的设计37-44
• 3.5.1 验证IP核与AXI4-Lite总线的接口信号37-39
• 3.5.2 AXI4-Lite总线接口的寄存器功能设计39-42
• 3.5.3 AXI4-Lite总线接口功能仿真42-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第4章 基于验证平台的MCU测试流程与性能分析45-54
• 4.1 验证平台的实现流程45-53
• 4.1.1 基础硬件系统的搭建流程45-46
• 4.1.2 在基本硬件系统中挂载验证IP核46-48
• 4.1.3 基础软硬件系统测试48-49
• 4.1.4 验证系统的整体测试49-52
• 4.1.5 Benchmark测试52-53
• 4.2 系统性能分析53
• 4.3 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-59
• 致谢59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 章玮;;原型验证过程中的ASIC到FPGA的代码转换[J];今日电子;2006年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 苏学颖;基于8051单片机IP软核的优化设计及应用研究[D];西华大学;2007年

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本文编号：358257