基于Zynq的雷达信号处理器验证平台设计与实现

发布时间：2017-06-14 14:09

  本文关键词：基于Zynq的雷达信号处理器验证平台设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着半导体制造技术和制造工艺的飞速发展,集成电路已进入基于IP复用的SoC时代,设计人员将越来越多的功能集成到SoC中,随着SoC的复杂度不断提升和设计规模不断增加,验证的难度也随之凸显出来,验证工作占据了SoC设计开发周期的50%~70%,已成为复杂SoC设计开发的瓶颈。由于验证贯穿于芯片开发的整个流程,因此采用合理、高效的验证方法和验证技术对待验证设计进行充分的验证变得越来越重要。脉冲多普勒(PD)雷达信号处理器作为雷达系统的核心组成部分,它具有参数可配置、结构复杂、处理数据量大的特点,PD雷达信号处理器包括数字下变频(DDC)模块、脉冲压缩(PC)模块和动目标检测(MTD)模块三个关键IP核,如何高效的对其进行全面验证成为一个难题。首先,本文对当前的SoC功能验证方法进行了研究,深入研究了软硬件协同验证方法及其可执行模型的处理器建模方式和IP模块建模方式。然后,依据PD雷达信号处理器的系统结构和需要验证的功能,结合Zynq系列开发板ARM+FPGA体系结构的优点,确定了本文软硬件协同验证平台的建模方式:采用实际处理器芯片方式完成处理器建模,采用FPGA原型完成IP模块建模。最后,根据验证平台建模方式,提出了基于Zynq的雷达信号处理器软硬件协同验证平台的层次化设计方案,并基于Zedboard开发板对验证平台的应用层、系统层、驱动层、硬件接口层、DUV层进行了实现,其中,应用层、系统层和驱动层基于Zedboard处理器系统部分实现,硬件接口层、DUV层基于Zedboard可编程逻辑部分实现。本验证平台为雷达信号处理器提供了一个易观测、层次化、高效率的验证环境。本论文使用搭建的软硬件协同验证平台对PD雷达信号处理器关键IP核和整体进行了功能验证。首先,将DDC模块添加到验证平台中并对其进行验证,DDC模块响应和其参考模型的标准结果相对误差为10-4数量级。然后,对PC模块和MTD模块分别进行了功能验证,不同点数配置模式下,PC模块和MTD模块响应和参考模型的标准结果相对误差均为10-4数量级。最后,为了验证关键IP核接口时序和整体功能是否满足要求,对不同参数配置下的PD雷达信号处理器关键IP核进行整体验证,整体响应和参考模型的标准结果的相对误差为10-4数量级,验证了PD雷达信号处理器功能的正确性。
【关键词】：SoC 软硬件协同验证 雷达信号处理器 层次化
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN47;TN957
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 课题的研究来源及意义16-17
• 1.3 论文的主要工作及内容安排17-19
• 1.3.1 本文的主要工作17
• 1.3.2 本文的内容安排17-19
• 第二章 功能验证方法19-29
• 2.1 SoC功能验证方法19-22
• 2.1.1 软件仿真19-20
• 2.1.2 形式验证20-21
• 2.1.3 软硬件协同验证21-22
• 2.2 软硬件协同验证可执行模型22-24
• 2.2.1 处理器建模方式22-23
• 2.2.2 IP模块建模方式23-24
• 2.3 Zynq-7000 SoC24-28
• 2.3.1 Zynq体系结构24-26
• 2.3.2 PS和PL接口26
• 2.3.3 Zynq启动方式26-27
• 2.3.4 AXI总线协议27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 PD雷达信号处理器验证平台的设计与实现29-55
• 3.1 PD雷达信号处理器29-35
• 3.1.1 雷达处理器工作流程29-30
• 3.1.2 PD雷达信号处理器关键IP核30-35
• 3.2 验证平台设计目标35-36
• 3.2.1 PD雷达信号处理器验证内容35-36
• 3.2.2 验证平台的设计目标36
• 3.3 软硬件协同验证平台可执行模型的选择36-38
• 3.4 开发板选择38-39
• 3.5 验证平台设计实现方案39-52
• 3.5.1 验证平台层次结构39-40
• 3.5.2 验证平台应用层40-41
• 3.5.3 验证平台系统层41-42
• 3.5.4 验证平台驱动层42-46
• 3.5.5 验证平台硬件接口层46-49
• 3.5.6 验证平台DUV层49-52
• 3.6 验证平台工作流程52-54
• 3.7 本章小结54-55
• 第四章 PD雷达信号处理器验证55-69
• 4.1 验证工具55-56
• 4.2 PD雷达信号处理器验证56-67
• 4.2.1 DDC模块验证56-58
• 4.2.2 PC模块验证58-61
• 4.2.3 MTD模块验证61-64
• 4.2.4 整体验证64-67
• 4.3 本章小结67-69
• 第五章 总结与展望69-71
• 5.1 工作总结69
• 5.2 展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 作者简介77-78

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本文编号：449665