基于FPGA的TCAM开发板设计与实现

发布时间：2017-09-29 15:11

  本文关键词：基于FPGA的TCAM开发板设计与实现

  更多相关文章： 开发板 三态内容可寻址存储器 在线逻辑分析仪 Verilog

【摘要】：三态内容可寻址存储器(TCAM)是一种由硬件来实现快速搜索的引擎。它具有快速搜索的优点,引起市场上越来越多的关注,并且已经成为当前路由器路由节点的关键技术。然而TCAM仍然存在着缺点,需要不断的加以研究创新改进,制造商们争分夺秒推出新的产品,因此如何加快新型TCAM的推出己成为TCAM领域的一个重点研究方向。设计一种实用性较高的TCAM开发板系统对缩短其研究开发周期,并加快TCAM产业发展具有重要的理论意义和实用价值。 本文根据对前人成果的分析研究,提出了基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)的TCAM开发板架构并将其模块化,它是由电源模块、TCAM模块、FPGA控制模块、有源晶振模块以及FLASH电路模块五大部分组成的。并且TCAM模块使用的是标准化接口,可以根据需求来更换不同类型的TCAM芯片,从而实现对不同的TCAM芯片进行调试验证工作,这种设计,最大限度地降低了开发板研制过程中的重复性的工作。 本文在上述整体系统框图的基础上研究分析了FPGA结构以及TCAM的指令控制集,设计出电源模块等外围电路,实现了对TCAM模块和FPGA模块进行供能的功能。同时设计出了TCAM在FPGA上的功能实现流程以及验证测试方式,进而完成原理图设计,同时进行了PCB板图设计制作出开发板实物。编写verilog代码来帮助完成基于硬件FPGA的TCAM开发板的验证测试,最后研究了并引入了LED测试灯和ISE开发工具在线逻辑分析仪ChipScope等两种查看验证结果的方式。综合验证结果表明本文设计的开发板可正常工作,实现了对TCAM功能的测试验证,达到了设计要求。 本文设计的基于FPGA的TCAM开发板系统,实用价值高,且易于升级和扩展,完全可以帮助制造商们加快研究创新的步伐,加快TCAM产业发展的进程。
【关键词】：开发板 三态内容可寻址存储器 在线逻辑分析仪 Verilog
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-11
• 1.1 课题背景与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势9-10
• 1.3 论文主要研究内容10
• 1.4 论文结构安排10-11
• 2 系统概述11-19
• 2.1 TCAM简介11-16
• 2.1.1 TCAM概述11-12
• 2.1.2 TCAM管理规则12-13
• 2.1.3 TCAM功能分析13-15
• 2.1.4 TCAM的应用发展15-16
• 2.2 系统功能概述16-17
• 2.3 应用前景17
• 2.4 面临的挑战17-18
• 2.5 本章小结18-19
• 3 系统架构设计及原理分析19-27
• 3.1 系统架构框图19-20
• 3.2 基于FPGA的设计原理分析20-23
• 3.2.1 FPGA概述20-21
• 3.2.2 FPGA设计流程21-23
• 3.3 JTAG接口23-25
• 3.4 ISE在线逻辑分析仪25-26
• 3.5 本章小结26-27
• 4 系统硬件设计与制作27-47
• 4.1 系统设计27
• 4.2 开发板各模块参数及硬件电路设计27-44
• 4.2.1 电源模块27-32
• 4.2.2 FPGA控制模块32-38
• 4.2.3 TCAM模块38-41
• 4.2.4 有源晶振模块41-42
• 4.2.5 FLASH电路模块42-44
• 4.3 PCB版图的设计44
• 4.4 BOM清单44-46
• 4.5 PCB板实物46
• 4.6 本章小结46-47
• 5 测试方法与结果分析47-56
• 5.1 PCB板基本性能测试47-48
• 5.1.1 静电测试47
• 5.1.2 电源电压测试47-48
• 5.1.3 晶振波形测试48
• 5.2 测试代码编写48-51
• 5.2.1 初始化48-49
• 5.2.2 读写操作49-50
• 5.2.3 搜索操作50
• 5.2.4 Device ID功能测试50
• 5.2.5 顶层文件50-51
• 5.3 测试结果51-55
• 5.3.1 读写搜索结果验证51-54
• 5.3.2 Device ID验证结果54-55
• 5.4 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-60
• 致谢60-61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 朝良;LVDS接口电路及设计[J];今日电子;2003年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 朱国胜;高速分组查找规则匹配算法研究[D];华中科技大学;2010年

，

本文编号：942692