家庭網(wǎng)絡(luò)核心SoC平臺——基于AMBA的SoC通信架構(gòu)研究.pdf

1、　　隨著IC制造工藝的快速發(fā)展，在單一芯片上可以實現(xiàn)完整的系統(tǒng)功能，SoC(SystemOnChip)時代已經(jīng)來臨。由于傳統(tǒng)的設(shè)計方法不能夠滿足SoC設(shè)計的需要，因此軟硬件協(xié)同設(shè)計和IP復(fù)用技術(shù)成為加速SoC設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)。片上總線(OnChipBus)是SoC系統(tǒng)連接IP核，有效實現(xiàn)系統(tǒng)部件之間通信的主要手段。本文所涉及的研究工作是國家“863計劃”SoC專項“家庭網(wǎng)絡(luò)核心SoC平臺解決方案”的子課題。在“家庭網(wǎng)絡(luò)核心SoC平臺解決方

2、案”中，整個家庭網(wǎng)絡(luò)控制及互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)接入等各項功能集成在單一芯片上。為了實現(xiàn)系統(tǒng)部件間的有效通信，滿足系統(tǒng)的各項指標(biāo)要求，鑒于AMBA總線架構(gòu)具有適用于高性能SOC系統(tǒng)的諸多優(yōu)點及其作為受到業(yè)界廣泛支持的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，本課題組選擇AMBA協(xié)議作為家庭網(wǎng)絡(luò)核心平臺的片上總線標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計實現(xiàn)基于AMBA標(biāo)準(zhǔn)的SoC系統(tǒng)總線。由于SoC通信架構(gòu)的選擇關(guān)系到系統(tǒng)的整體性能，因此本文從拓撲和通信協(xié)議角度介紹了幾種常見的通信架構(gòu)模型，并從結(jié)構(gòu)、時鐘、傳輸屬

3、性以及仲裁策略等方面對片上總線架構(gòu)的分類標(biāo)準(zhǔn)和性能指標(biāo)進行了分析比較。AMBA協(xié)議為多層總線結(jié)構(gòu)，目前包括四種不同的總線ASB、AHB、APB、AXI。本文著重對廣泛使用的AHB總線的互連結(jié)構(gòu)、傳輸屬性以及內(nèi)部仲裁控制邏輯策略等進行較為詳細的介紹。對復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計中AHB總線的變形結(jié)構(gòu)Multi-AHB和AHB-Lite的應(yīng)用進行較深入的研究，并針對家庭網(wǎng)關(guān)環(huán)境對高帶寬和實時性的要求提出了AHB總線的可編程仲裁解決方案。在對AMBA總線協(xié)

4、議進行深入研究的基礎(chǔ)上，采用自上而下的軟硬件協(xié)同設(shè)計方法，利用系統(tǒng)級建模語言SystemC對AMBA總線進行系統(tǒng)級建模；遵循可復(fù)用IP(IntellectualProperty)核開發(fā)流程，使用VHDL對AMBA總線部件及控制邏輯如仲裁器、解碼器等進行RTL級設(shè)計，在XilinxISE和ModelsimEDA工具環(huán)境下對總線設(shè)計進行綜合仿真，通過FPGA開發(fā)板工具對設(shè)計進行驗證，最后生成IP軟核?！　”疚乃瓿傻腁MBA總線部件的設(shè)計