基于二叉树的Verilog多路分支语句综合算法

Verilog多路分支语句是硬件描述语言的一种条件语句,在处理器、网络交换和数字信号处理等领域应用广泛,且可通过数据选择器(Multiplexer,MUX)实现资源的极低消耗.现有基于And-Inverter Graph结构的综合工具ABC无法有效综合此类电路.因此,提出了一种新型逻辑网络表达形式MAIG(MUX-And-Inverter Graph),针对Verilog多路分支语句中的显式电路给出了基于二叉树的综合算法.为提高算法的运行效率以及综合质量,首先提取电路特征参数并进行矩阵列变换,进而实现MUX门的个数和层级减少;然后根据矩阵的0、1取值,通过二叉树优化算法划分矩阵递归生成面积小、时延低的MAIG.与学术界综合工具ABC相比,所提算法在工艺映射前电路逻辑门的个数和深度平均优化72%和52%,工艺映射后电路面积和时延平均改善67%和33%.

基于Verilog HDL语言的调频备份发射机控制系统设计与实现

随着调频广播事业的发展,发射台的发射频率日益增多,为了降低运维成本并减少各频点备份发射机的数量,本文介绍了一种基于Verilog HDL语言设计的调频发射机备机控制系统。该系统能够控制宽带调频发射机的频率切换、音频源选择以及开关机操作,从而实现单台发射机备份多个频点的功能。这一方案不仅简化了设备配置,还提高了系统的灵活性和可靠性。

基于FPGA的TANGRAM分组密码算法实现

TANGRAM系列分组密码算法是一种采用比特切片方法,适合多种软硬件平台的系列分组密码算法。针对TANGRAM-128/128算法,使用Verilog HDL对该算法进行FPGA实现并提出设计方案。首先,介绍了TANGRAM密码算法的特点和流程,提出了针对TANGRAM密码算法进行44轮加/解密迭代计算的方案,该方案采取有限状态机的方法有效降低了资源消耗;其次,基于国产高云云源平台,完成了基于高云FPGA的算法工程实现,以及功能仿真和数据的正确性验证,同时在QuartusⅡ13.1.0平台上也进行了相关测试,用以比较。测试结果表明,TANGRAM系列分组密码算法基于Altera公司的CycloneⅣE系列EP4CE40F29C6芯片进行工程实现,最大时钟频率为138.64 MHz,加/解密速率为403.30 Mbps;基于高云半导体GW2A-55系列芯片的最大时钟频率为96.537 MHz,加/解密速率为280.80 Mbps。

基于UVM的SDIO接口的验证平台搭建

如今芯片的功能日渐增多且愈发难以理解,运用仿真器的波形去验证设计变得越来越困难,为了缩短简化验证时间,需要提供一个标准化的验证平台。因为电阻晶体管逻辑(Resistor Transistor Logic,RTL)的代码使用的是Verilog语言,但是验证没有标准化,不能够重复利用,而UVM正好可以提供验证平台的标准化,因此目前更多选择统一验证方法学(Universal Verification Methodology,UVM)作为验证平台。安全数字输入输出卡(Secure Digital Input and Output Card,SDIO)接口在消费电子产品中的应用极为广泛,特别是在为各类移动设备提供低能耗与高速度的数据存储及应用功能方面。本研究利用UVM验证平台,专注于系统芯片(System on Chip,SoC)芯片内SDIO接口的特定功能,开发并构建了一套适配被测设备(Device Under Test,DUT)的验证平台。该平台能够生成受限制的随机测试激励,并采用覆盖率作为衡量验证进展的标准。

CAN总线错误检测系统设计与分析

为尽早发现CAN总线上数据传输时发生的错误、及时修复故障节点,设计了一种以FPGA为核心控制器的CAN总线错误检测系统。系统使用Verilog硬件描述语言编写CAN控制器,实现CAN总线协议的解析功能。分析总线上发生错误的类型,能够对位错误、填充错误、校验错误、格式错误和应答错误进行检测。检测结果以固定格式封装于UDP数据段,通过UDP驱动程序发送至上位机进行显示。模拟CAN通信环境对系统进行测试,结果表明,系统能够正确检测出CAN总线上发生的错误,对保障总线通信的稳定性方面具有一定的应用价值。

基于Verilog的有限状态机设计与优化

研究了不同的状态机编码(二进制、格雷码、独热码)和不同的状态机描述方式(one always,two always,three always)的优点和缺点,并分析了他们对有限状态机性能的影响.分别使用XilinxISE和Design Compiler对一个实例进行了综合,分析了其面积、速度和功耗的信息.结果表明,one always的写法需要被摒弃;two always的编码风格适合Moore型状态机;而three always的编码风格适合Mealy型状态机.同时也给出了适合不同设计的最优状态编码.

基于Verilog HDL的有限状态机设计与描述

有限状态机(FSM)是逻辑设计的重要内容,稍大一点的逻辑设计都存在FSM。介绍了采用Verilog HDL实现有限状态机的几种不同编码方式和描述风格,并从稳定性、可读性、速度和面积等方面比较了不同实现方式的利弊。最后,以简单序列检测器为例实现了可综合的FSM描述,并分析了其采用不同描述风格所得的综合结果。

ASIC设计中基于Verilog语言的inout(双向)端口程序设计

论文详细介绍了基于Verilog硬件描述语言的inout(双向)端口设计方法,提出了一种与实际情况吻合的仿真方法,并通过CMOS图像传感器控制电路设计中一个可综合的设计实例,指出了设计和仿真中应注意的问题。

基于VerilogHDL的分频器的优化设计

基于整数和小数分频的实现原理,提出了整数和小数分频器的算法和结构,采用Verilog硬件描述语言优化设计了偶数、非50%占空比和50%占空比的奇数、半整数分频器,重点对任意小数分频器进行了设计优化.用LDV5.1进行了仿真,用Synplify Pro进行了基于ALTERA公司FPGA的综合,证明了其可行性.

基于Matlab的并行循环冗余校验Verilog代码自动生成方法

在水声信号探测数据的传输过程中,现场可编程门阵列(FPGA)通过传统串行方法对长数据帧进行循环冗余校验(CRC)时无法达到速度要求,而更快速的并行校验方法存在因编程复杂带来的实际工程应用困难问题。为了满足传输对校验速度的需求,降低编程难度和缩短编程时间,设计了一种借助Matlab对任意长度数据帧自动编写并行CRC程序语句的方法。该计算方法基于矩阵法数学原理,借助Matlab完成所有数学推导计算过程,然后直接输出符合Verilog HDL语法规则的并行CRC校验程序语句。通过在QuartusⅡ9.0中仿真,进一步在民用拖曳声呐阵列系统上进行数据传输实验,验证了Matlab自动编程方法的有效性:校验程序的自动编写输出能在几十秒内完成,同时生成的并行CRC校验程序能在满足数据传输速度要求的情况下正确地计算出系统中传输协议定义的长数据帧的校验码。

基于Verilog-A的模拟电路行为模型及仿真

分析了模拟硬件描述语言Verilog-A的特点及模型结构,根据仿真速度和仿真精度的折衷考虑,设计实现了模拟开关、带隙基准电压源及运放的Verilog-A行为模型。根据数模转换器(DAC)的特性,基于Verilog-A设计了DAC参数测试模型,也建立8位DAC的行为模型。所有行为模型都在CadenceSpectre仿真器中实现了仿真验证。

Verilog HDL语言的AES密码算法FPGA优化实现

AES密码算法是目前广泛使用的一种加密算法。为了对AES算法进行优化,通过对密钥扩展模块重复调用,实现代码的高效利用。具体方法为在AES算法进行加解密运算时,其中所需的密钥可在其他模块执行时重复调用,即一次生成十轮密钥,通过控制模块实现轮密钥加运算。详细叙述了改进后AES算法的Verilog HDL硬件语言实现,特别是对具体实现过程中关键核心代码进行了清晰描述,经modelsim6.1f仿真验证正确后进行了FPGA硬件实现,对FPGA硬件实现进行了实验结果正确性验证。实验结果表明,优化后的AES算法在Xilinx Virtex-V FPGA上仅占用了3 531个Slice,5 522个LUT,与同类加密算法实现所需的资源数对比,在性能同等条件下占用面积更少,可满足芯片的较小面积应用需求,从而可以使得AES算法应用于目前流行的各种小面积智能卡上。

基于国产SOPC的多通道控制模块设计

针对某火炮对击发控制的高可靠性和准确性需求,设计了一种基于国产SOPC的多路信号采集和控制模块,应用于其击发控制。设计了以SOPC为核心控制器的信号采集和控制电路,其中SOPC微内核与内部FPGA之间为双向实时通信机制,硬件采用Verilog HDL对SOPC进行了逻辑设计和外设电路构架,实现了多信号采集和控制,利用内部微处理器完成与外部设备的通信和数据交互,依托仿真测试平台完成了SOPC的通信时序和功能验证,并利用示波器和上位机进行了测试。测试结果表明,从输入信号满足条件到输出相关信号的时延低至250μs,多次测试的时延误差不超过±10μs,而采用PLC控制器进行击发控制则需要3~8 ms,较好地满足了击发控制的准确性和可靠性要求。

基于Verilog HDL的DDR2 SDRAM控制器设计

文章对适用DDR2 SDRAM控制器的结构、接口和时序进行了深入研究与分析,总结出一些控制器的关键技术特性,然后采用了自顶向下(TOP-DOWN)的设计方法,用Verilog硬件描述语言实现控制器,随后在Modelsi m6.1上通过软件功能仿真,用Synopsys公司的DC进行综合,通过Altera公司的FPGA进行硬件验证,结果表明控制器能完全胜任对DDR2 SDRAM的控制。

基于Verilog的曼彻斯特Ⅱ型码解码器设计

为研制1553B总线转换卡,给出了一种基于硬件描述的曼彻斯特Ⅱ型码解码器设计方案;该方案先利用Verilog语言描述少量逻辑单元(LE),构成逻辑处理模块,继而搭建出解码器;针对干扰问题,提出了边缘检测法识别同步头并寻找时钟基准和多数判定法解码曼彻斯特Ⅱ型码两种方法,并对不同模块之间同步等问题进行了研究;经过在EDA开发环境中进行时序仿真,结果显示设计满足需求,正确识别了状态/命令同步头,且曼彻斯特Ⅱ型码解码正确无误。

基于System Verilog的可重用验证平台

采用System Verilog语言设计了一种具有层次化结构的可重用验证平台,该平台能够产生各种随机、定向、错误测试向量,并提供功能覆盖率计算。将验证平台在Synopsys公司的VCS仿真工具上运行,并应用到包交换芯片的仿真验证中。仿真结果显示,新设计的验证平台能通过修改随机信号约束条件和产生随机信号的权重值,使芯片的功能覆盖率达到100%。

基于Verilog的线阵CCD驱动时序设计

针对东芝公司生产的TCD1209D芯片,介绍了一种基于Verilog语言的线阵CCD驱动方案,给出了关键部分的程序代码。采用Modelsim软件对设计方案进行了功能仿真,针对ALTERA公司的现场可编程门阵列EP2C8Q208C8N进行了适配。实验结果表明,该设计方案功耗小,抗干扰能力强,可移植性好,具有较高的开发效率。

基于Verilog HDL的SPWM全数字算法的FPGA实现

在详细阐述正弦脉宽调制算法的基础上,结合DDS技术,以Actel FPGA作为控制核心,通过自然采样法比较1个三角载波和3个相位差为1200的正弦波,利用Verilog HDL语言实现死区时间可调的SPWM全数字算法,并在Fushion StartKit开发板上实现SPWM全数字算法。通过逻辑分析仪和数字存储示波器得到了验证,为该技术进一步应用和推广提供了一个良好的开放平台。

Verilog操作语义研究

提出了一个结构化操作语义模型,用于描述Verilog核心子集的语言特征,此子集包含了事件驱动、基于共享变量的并发特性、时间延迟等Verilog的主要语言成分.在此操作语义模型中,所有的Verilog程序将被统一地认为是开放式系统,所以在此操作语义模型的基础上能够进一步提出Verilog开放进程的观察模型,并提出基于互模拟的观察等价概念来判定进程之间的等价关系.最后证明了所定义的观察等价关系对所有的Verilog构造子而言是一个同余关系,从而为发展相应的进程代数理论提供了一个可靠性基础.

有限状态机的Verilog设计与研究

本文研究了用Verilog实现有限状态机的各种不同的编码方式和描述风格,并从综合、毛刺、面积、速度这几方面研究了不同实现方式的利弊。最后,以SoC芯片中DMAArbitor有限状态机为例,我们用DesignComplier(DC)对七种设计进行了综合,并分析了综合后的面积和时延信息。