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可扩展FPGA片上系统的研究与设计

更新时间：2020-03-04 11:58:37 大小：7M 上传用户：zhiyao6 查看TA发布的资源 标签：fpga 片上系统 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

本文主要完成了基于WISHBONE总线可扩展FPGA片上系统的设计，该系统可以根据需求方便灵活地进行系统扩展。设计采用硬件描述语言Verilog进行描述，并在Xilinx公司的FPGA芯片上通过验证。论文首先简单介绍了片上系统的发展过程，并分析了FPGA片上系统设计现存的主要问题，特别是片上总线问题和可复用设计问题。论文首先分析了单片机应用系统的可扩展问题，并提出了基于FPGA的解决方案。然后简单介绍了无线传感器节点，并采用WISHBONE片上总线架构设计了一种基于FPGA的易扩展的无线传感器片上系统，该系统由一个8位的MCUIP核和多个外设控制器IP核组成，系统支持扩展多达16个不同接口类型的外部设备。片上总线，是连接IP核构造成SoC的关键，同时也是可复用IP核的基础。本文介绍了目前常用的片上总线，并着重分析了WISHBONE总线，WISHBONE总线是一种简单、灵活的片上总线，非常适用于普通片上系统的开发。其只规范了IP核的接口标准，对IP核内部没有任何要求，接口实现占用资源少，并且可以自定义仲裁。可支持多种互连方式，包括有点对点、数据流、共享总线和交叉开关。 IP核复用是片上系统设计的前提，本论文按照规范的设计规则和设计流程设计了常用的数字处理IP核，包括与PICl6C5X指令相兼容的8位MCU、GPIO-WISHBONE接口、IIC-WISHBONE接口、ISP-WISHBONE接口和URAT-WISHBONE接口。本论文所设计的8位MCU IP核实现了美国Microchip公司的PICl6C5X系列的33条指令集。通过对指令的分析，设计了一种基于FPGA的体系结构。在同一的模块实现和解决了系统中时钟和复位信号的同步问题；同时着重分析了跳转指令的实现和片内存储器的实现，跳转指令特别是条件跳转指令首先要进行条件判断，根据判断情况作出不同的操作选择；片内存器充分利用了XILINX ISE开发工具所提供的RAM模块，该模块支持XILINX FPGA芯片中的块状RAM。最后以WISHBONE总线接口标准对MCU IP的三组I/O进行了划分。论文最后采用共享总线的连接方式，设计总线控制器，并将各IP...