“龙腾”处理器FPGA验证平台的优化设计

随着超大规模集成电路的发展,FPGA验证已经成为大型设计的一种主要验证手段;一个验证平台的设计不仅影响验证的效率,而且有时还会影响验证的结果,在仔细分析原有"龙腾R2"FPGA验证平台基础上,对该设计平台进行了优化设计,设计采用外挂的Flash存储验证指令,去掉了下载电路,避免每次掉电之后需要重新下载验证指令,节省了验证的时间;此设计已经通过验证,并在实际的龙腾系列处理器验证中得到应用。     

一种FPGA验证与测试的方法介绍

如何快速开发FPGA测试平台以实现FPGA验证与测试是本文的研究重点。基于PC、ATE与自制应用型DUT板,对FPGA验证与测试开发技术进行研究。PC主要完成测试程序下载与调试验证工作,自制应用型DUT板实现对FPGA的配置,ATE等待FPGA配置完成后进行信号输入与输出验证。基于该理论对Xilinx公司的XC2S200进行了实验,实验表明该方法可行并能快速实现测试开发与芯片验证,且具有很好的通用性,可用于其他FPGA芯片的测试、研究与验证。     

基于现场可编程门阵列的RISC处理器设计

基于现场可编程门阵列(FPGA)平台,设计嵌入式精简指令集计算机(RISC)中央处理器(CPU)。参考无内部互锁流水级微处理器(MIPS)指令集制定原则设计CPU指令集,通过分析指令处理过程构建嵌入式CPU的5级流水线,结合数据前推技术和软件编译方法解决流水线相关性问题,并实现CPU的算术逻辑单元、控制单元、指令cache等关键模块设计。验证结果表明,该嵌入式RISC CPU的速度和稳定性均达到设计要求。     

网络处理器的原型验证技术

介绍一款网络处理器的设计方案,根据该网络处理器体系结构的特点,论述针对数据处理内核的原型验证技术。讨论原型验证平台的结构,在采用多片FPGA进行原型验证时要考虑复位时序、时钟同步等因素,以及原型验证过程。实验结果表明,该原型验证平台有效验证了网络处理器核心部件的设计功能。     

8位CISC微处理器的设计与实现

介绍了一种基于FPGA芯片的8位CISC微处理器系统,该系统借助VHDL语言的自顶向下的模块化设计方法,设计了一台具有数据传送、算逻运算、程序控制和输入输出4种功能的30条指令的系统。在QUARTUSII系统上仿真成功,结果表明该微处理器系统可以运行在100 MHz时钟工作频率下,能快速准确地完成各种指令组成的程序。     

面向专用指令集处理器设计的软硬件协同验证

为提高专用指令集处理器设计中的验证效率和覆盖率,将专用指令集处理器的寄存器传输级设计验证与汇编器、指令集模拟器等软件开发工具的测试相结合,提出一种软硬件协同验证方法。该方法按照覆盖率要求由软件自动产生测试程序和数据,将利用汇编器产生的机器指令输入到指令集模拟器和硬件仿真工具分别进行软硬件仿真,通过软硬件仿真结果自动比对得出联合验证结果。实践证明,该方法能够有效提高验证效率和覆盖率,缩短验证周期。     

FPGA的VHDL设计策略

大规模的可编程逻辑器件已经显著改变了数字系统的设计过程，并且VHDL语言在设计中的作用也日益显著．简要论述了关于FPGA的VHDL设计中一些注意事项，提高电路描述的正确性，从而提高FPGA设计的性能．     

一种基于FPGA技术的高速数据通讯卡

介绍一种基于ＦＰＧＡ技术的，用于单片机控制的人机与微计算机间交换信息的数据通讯卡，通讯卡的结构简单，体积小，采用ＩＳＡ１６总线，从机与主机并行传输数据，传输速度可达２００ｋｂｐｓ以上，设有Ｐａｓｓｗｏｒｄ判别、通讯卡识别、从机识别等多项功能，使用方便。     

一种融合FPGA和ISS技术的软硬件协同验证方法

建立了一种基于硬件加速器FPGA 和指令集模拟器ISS对嵌入式系统功能进行软硬件协同验证的方法。针对此方法的实现,分析了协同验证过程中软硬件交互技术,并给出总线功能模型BFM结构及其实现方法。经实例验证分析表明,基于FPGA和ISS的协同验证方法,在对嵌入式应用系统验证中与其他几种常用方法比较具有较明显的优势。     

利用FPGA器件实现非线性图象处理器

非线性图象处理中有许多操作以逻辑运算为主,并且结构简单、规则、有重复性,非常适于FPGA器件实现。本文以堆栈滤波器为例,研究了利用XC6216器件实现椎栈滤波器的方法以及得到的性能和代价指标。     

一种简易的UART IP核的设计与实现

文章主要介绍一种简易通用的UART IP核的设计。UART作为一种短距离、低成本通信的串行传输接口,随着嵌入式系统的迅速发展,已成为SoC(System on Chip)芯片中的一个重要部件,在数字通信中得到了广泛的应用。本设计在对UART的串行通信协议进行详细分析的基础上,采用Verilog HDL语言对ALTERA的Cyclone系列FPGA进行设计,用一片FPGA实现了UART的发送、接收和波特率发生等功能,并验证了结果。这种灵活的设计方法使整体设计紧凑、小巧,提高了系统的兼容性,节约了硬件成本,具有较强的推广价值。     

基于SOPC及图形加速引擎的座舱显示系统

提出一种基于可编程片上系统和图形加速引擎的飞机座舱综合显示系统设计方案。为避免图形加速引擎直接对帧存储器进行零碎操作导致的存储器操作瓶颈,引入图形缓存机制。根据图形像素的存储特点提出“远区域优先”图形缓存页面淘汰算法。对汉字及自定义位图等操作采取软硬件结合的方式达到系统性能和资源利用的平衡,利用硬件锁保证帧存储器一致性。通过对模块进行波形仿真实现系统级仿真结果的可视化验证。     

基于FPGA的双CPU容错控制器设计

基于冗余容错思想,设计基于现场可编程门阵列的双CPU容错控制器。该容错控制器在故障情况下可通过回溯重载进行故障判定和系统性能恢复,控制器控制律在传感器失效时能进行自我重构。仿真结果表明,该容错控制器通过冗余CPU的切换和控制律的重构实现了系统故障情况下的容错纠错功能。     

16位嵌入式微处理器核的设计及验证

采用自顶向下方法,设计实现16位精简指令集计算机架构的嵌入式微处理器核HEUSoC 1,利用现场可编程门阵列片内的大量存储资源实现双端口存储器及零等待的指令和数据访问,从而保证指令的单周期执行。通过Verilog硬件描述语言实现微处理器核的RTL级描述,编写计算斐波那契数列的测试程序验证了HEUSoC 1的正确性。在Xilinx Spartan 2芯片上的统计结果表明,HEUSoC 1的资源占用率较低,处理器最高频率约为22 MHz,适合于对功耗和性价比要求严格的嵌入式应用领域。     

基于FPGA+ARM的视觉导航轮式机器人

根据自动运输的需求,以FPGA+ARM为核心,设计一种基于视觉导航的自主式轮式机器人,使用FPGA控制图像的实时采集、存储和显示,用ARM实现路径识别、通信并控制执行机构和传感器。路径识别的基本思想是采样二值化并去噪,再检测出场景中的路径,由路径跟踪模块进行导航计算。实验结果表明,该机器人的控制准确可靠,能正确地跟踪预先设置的引导轨线。     

I2C总线接口的FPGA实现研究

该文详细阐述了I2C总线接口的结构、工作原理,提出了复杂时序电路状态机嵌套的设计思想,并给出了基于VerilogHDL的I2C接口电路的描述。     

FPGA平台实现基于遗传算法的图像识别的研究

利用模板匹配方法,采用基于遗传算法的图像识别技术,完成了对图像目标识别的算法验证。在此基础上进行了基于该算法的图像识别系统的FPGA实现,并在相关验证平台进行了硬件仿真与时序分析。实验结果表明,所设计的图像识别电路具有较高的识别精度和较快的识别速度。     

天文图像差异算法的SoC实现

基于传输触发体系结构,设计一种可配置处理器T*Core,并将该处理器在现场可编程门阵列嵌入式平台上进行片上系统实现,完成AST3天文图像差异算法的数据密集型运算。应用结果表明,该设计可提高数据处理的实时性,减少硬件资源消耗,满足天文图像处理的需求。     

嵌入式通用图形加速芯片的研究与设计

研究并设计实现了一种嵌入式通用图形加速芯片。该芯片将图形图像的显示功能完全用硬件逻辑电路实现,把嵌入式微处理器从繁重的图形图像显示处理任务中解放出来,不但提高了图形图像的处理速度,而且改善了系统响应速度和实时性。另外,芯片具有通用的数据、地址和控制总线,能与各种不同的嵌入式微处理器通信,并能作为微处理器寻址空间的一部分而被直接访问,因而具有很强的通用性。详细分析了该图形加速芯片的总体结构设计和各模块的功能,并在FPGA板上成功的实现图形图像的显示,达到了预定的设计目标。     

一种FPGA配置文件压缩算法

基于现场可编程门阵列(FPGA)的可重构系统具有高性能和高灵活性,但随着FPGA规模的不断扩大,配置文件规模相应增加,导致可重构计算时间过长。该文提出一种FPGA配置文件压缩算法VLZW,降低了对片外存储器的容量要求,通过减少每次重构传送的配置数据缩短了系统重构时间。