32位RISC微处理器FPGA验证平台设计与实现

微处理器的验证工作是一项复杂而重要的工作。针对传统的FPGA验证在板级验证过程中存在不能快速定位错误和调试方法单一等问题,同时结合“龙腾R2”微处理器的验证需求,设计了“龙腾R2”微处理器的FPGA验证平台,在该验证平台上成功进行了指令和VxWorks操作系统的测试。实践表明该验证平台大大缩短了验证周期,整个验证平台原理清晰,结构简单,扩展灵活、方便。     

嵌入式微处理器的系统验证平台设计*

基于FPGA和嵌入式操作系统VxWorks的优点,设计了"龙腾R2"微处理器的系统验证平台.在该验证平台上成功调试了VxWorks操作系统以及该验证平台支持的所有tShell和wShell命令及大量的测试程序.实践表明,该验证平台的调试和错误定位方法快捷有效,提高了验证效率,缩短了设计周期.     

FPGA的验证平台及有效的SoC验证方法

设计了一种基于FPGA的验证平台及有效的SoC验证方法,介绍了此FPGA验证软硬件平台及软硬件协同验证架构,讨论和分析了利用FPGA软硬件协同系统验证SoC系统的过程和方法.利用此软硬件协同验证技术方法,验证了SoC系统、DSP指令、硬件IP等.实验证明,此FPGA验证平台能够验证SoC设计,提高了设计效率.     

基于PowerPC的VxWorks下键盘驱动程序的开发

"龙腾R2"是西北工业大学自主设计的与PowerPC指令集兼容的32位嵌入式微处理器,为了提高"龙腾R2"SOC系统中人机交互能力,提出了利用"龙腾R2"中的键盘控制器在PS2键盘通信协议下与键盘进行通信的方法;首先分析了PS2键盘通信协议,然后给出了键盘驱动程序的结构以及在VxWorks的BSP(板级支持包)中如何对键盘驱动程序加载的原理,然后将VxWorks移植到龙腾R2微处理器原型验证平台中;经过长时间的应用和测试表明,在移植后的FPGA验证平台上,VxWorks操作系统可以稳定运行。     

“龙腾R2”微处理器模块级验证

针对"龙腾R2"微处理器验证过程中的存在验证规模大,人力资源不足的问题,采用流水线模型构建随机的指令序列生成器,搭建以功能覆盖率为导向的自动化验证平台;该平台在仿真验证过程中能根据处理器的运行状态及覆盖率实时地调整指令流以侧重当前验证不充分的功能模块,实现自动化验证;通过仿真,与传统方法相比,在达到同等验证程度的情况下,使用该平台验证周期明显缩短,同时验证覆盖率也有所提高。     

基于USB和FPGA的随机数发生器验证平台

为了方便基于FPGA实现的随机数发生器的验证与演示,以CycloneⅡ FPGA芯片EP2C20Q240C8N为核心,设计实现了随机数发生器IP核下载与测试的开发验证平台,并详细阐述了各模块的设计原理及关键技术.最后,通过下载运行随机数生成系统,对整个平台功能进行了检验.结果表明,各模块电路工作正常,平台性能稳定.     

一种带Cache的嵌入式CPU的设计与实现

基于FPGA平台实现了嵌入式RISC CPU的设计.根据项目要求,实现指令集为MIPS CPU指令集的一个子集,分析指令处理过程,构建了嵌入式CPU的5级数据通路.分析了流水线产生的相关性问题,采用数据前推技术和软件编译结合的解决方案.给出了控制单元、运算单元、指令Cache的实现与设计.在FPGA平台上实现并验证了CPU的设计.     

龙腾C1微处理器的功能验证

微处理器的功能验证是一项复杂而重要的工作。文章在进行龙腾C1微处理器的功能验证时,针对其指令集的特点,将指令集分为运算类和非运算类两种。根据两种指令各自不同的特点,文章分别提出了使用嵌入汇编语言的C语言参照模型和使用基于真实处理器执行结果的TRACE文件参照模型。在参照模型基础之上,实现了仿真结果的自动检查和基于覆盖率的分析。同时,为了加速仿真验证的速度,使用了FPGA验证平台进行功能验证,可以运行操作系统级的测试程序。     

单片多处理器系统中交叉开关的设计与实现

单片多处理器是业界公认的提高计算性能的有效方法,现已成为微处理器体系结构一个不可避免的趋势;以32位RISC微处理器"龙腾R2"的结构为基础,采用MPC107作为桥接芯片连接并控制处理器核、PCI总线和主存等外部功能单元,对多核微处理器问的互联结构这一关键技术进行了研究分析;设计了一种基于交叉开关的不完全对称多处理器系统结构模型,主控单元采用优先级调度仲裁算法处理资源争用,并通过软件仿真及FPGA平台验证了四核互联的交叉开关设计思路正确性.     

ECC专用指令处理器软硬件协同设计

提出了一种专用指令处理器的软硬件协同设计方法,该方法可以在设计的早期阶段对处理器进行系统探索和验证.根据椭圆曲线密码算法的特点,并按照专用指令处理器的设计原则,以椭圆曲线密码运算基本操作及运算存储特性为基础,设计了超长指令字ECC专用指令处理器的指令集结构模型.根据处理器的指令集结构模型,以指令模拟器为基础,搭建了处理器的软硬件协同验证平台,从系统设计、RTL描述和FPGA硬件原型3个不同层次对处理器进行了验证.     

龙腾Stream流处理器验证

芯片设计复杂度的提高迫切地需要先进的方法学以应对巨大的验证工作量。通过开发基于System Verilog的覆盖率驱动的自动化验证平台,对龙腾Stream流处理器的指令集进行了功能验证。实验结果表明,该验证平台提高了验证效率和功能覆盖率,具有良好的重用性和可移植性。搭建FPGA原型验证系统对流处理器的功能和系统性能进行了评测,并提出了优化流处理器加速性能的方法。     

SV DPI技术在FPGA仿真验证的应用探讨

SystemVerilog作为近年来逐渐流行的FPGA验证语言,包含了丰富的验证特性：DPI、断言技术、功能覆盖率等,其中DPI接口技术可以帮助验证工程师在验证平台中实现对C或C++的调用,验证工程师可以通过编写C函数来实现复杂激励模型设计,同时也为进行复杂算法的FPGA设计的仿真验证提供了新的验证思路。本文提出一种基于DPI接口的FPGA仿真验证方法,实验表明：利用该方法搭建的仿真验证平台相对于传统的纯verilog验证平台,具有更高的仿真效率和验证的灵活性。该验证方法为算法级FPGA设计的确认测试提供了新的验证思路。     

AS5643协议处理FPGA的仿真验证

现代FPGA设计中,仿真验证是证明FPGA设计能正确实现其功能的过程,是保证FPGA设计质量的有效手段之一。文中在分析AS5643协议的基础上,搭建了有效可靠的虚拟验证平台,重点研究了虚拟验证平台的构建方法,并开发相应的功能模型和测试用例。通过把这些功能模型挂接在FPGA的外部接口上,将初始化信息写入到相应的寄存器和配置DPRAM中,达到模拟FPGA的工作过程来进行各项测试工作。该验证平台适用于AS5643协议处理专用FPGA,验证方法提高了验证效率,缩短了整个设计验证周期。     

“龙腾”R2微处理器Cache单元的设计与实现

合理地组织一个多级的高速缓冲存储器(Cache)是一种有效的减少存储器访问延迟的方法。论文提出了一种设计32位超标量微处理器Cache单元的结构,讨论了一级Cache、二级Cache设计中的关键技术,介绍了Cache一致性协议的实现,满足了“龙腾”R2微处理器芯片的设计要求。整个芯片采用0.18umCMOS工艺实现,芯片面积在4.1mm×4.1mm之内,微处理器核心频率超过233MHz,功耗小于1.5W。     

基于FPGA的智能卡验证平台设计

随着集成电路设计技术的发展和芯片集成度的提高,验证已经成为芯片设计流程中的主要瓶颈。本文设计了一个基于FPGA的智能卡验证平台,并对验证方法做了详细阐述。本文对于双界面智能卡芯片验证的成功实践,不仅是对FPGA验证理论的证实,而且验证的思路和方法对其他芯片有一定的指导意义。     

基于Handel-C的软硬件协同验证方法

针对数字集成电路中传统IP验证方法效率不高的问题,提出了一种新的IP验证方法。该方法以OpenGL-ES中坐标变换算法为例,利用Handel-C对其进行建模并用FPGA实现。最后与软件测试平台进行了协同验证。验证结果表明,对复杂的验证模块而言,该方法和传统的Modelsim仿真对比,在速度上具有明显的优势。     

基于UVM的远程控制FPGA一体化闭环仿真验证平台

远程控制FPGA是卫星执行地面指令和转发地面数据的核心部分,必须对其进行全面验证,避免存在设计隐患。本文以远程控制FPGA为被测件,使用目前最先进性的通用验证方法学UVM建立了一体化闭环仿真验证平台。该验证平台具有带约束收敛的测试向量随机生成和自动检查输出结果正确性功能,实现了功能覆盖率检测,能有效提高远程控制FPGA验证的效率和质量,较好的满足了验证需求。     

一种多处理器总线接口部件的验证环境的搭建

设计和验证周期的不断紧缩,给芯片验证工作者带来了很大的挑战;为了提高验证效率,对芯片的验证方法和验证环境的搭建进行了深入地研究;以"龙腾R2"微处理器总线接口部件为例,详细阐述一种面向对象的功能覆盖率反馈以及自检查验证环境的搭建流程;实验表明,改进后的验证环境在验证效率以及功能点覆盖面方面都明显优于改进前的验证环境。     

基于固件的系统芯片协同验证平台

使用FPGA进行全系统仿真是验证基于平台设计的系统芯片(SoC)的有效手段,但FPGA原型验证一方面须等待硬件设计完成编码,另一方面FPGA全系统环境下的硬件设计错误定位耗时,验证周期较长.为更早展开系统级验证工作并缩短验证周期,提出一种基于固件的协同验证平台-FCVP.FCVP在FPGA上基于固件模拟待测硬件设计和系...