Avalon片上总线协议的形式化建模与模型检验分析

片上总线协议是片上总线技术的核心,其设计的好坏直接影响到片上系统芯片的可靠性。针对Avalon片上总线协议的自身特点和复杂性,给出了Avalon总线协议的一种有限状态饥分析模型,并用CTL对协议的相关属性进行形式化描述,同时采用模型检验工具SMV进行验证分析。验证结果表明协议不存在安全漏洞。

基于Avalon总线的PID控制器的硬件实现

提出了一种数字PID控制器在FPGA上的硬件实现方法。详细阐述了3级并行流水线结构的PIDIP核的原理和实现方法,介绍了FPGA内部互联各片内设备的Avalon总线。控制器在在CycloneII系列的EP2C5F256C6上实现,实验表明,这种PID控制器在具备高速性的同时还具有很高的可重用性,并更易于调试和实现多通道控制。

SoC芯片上AHB总线矩阵的设计及验证

随着SoC的复杂度不断提高,通过集成IP核的设计方式能够加快芯片设计的周期,同时由于总线上主从设备的增加,有必要基于AHB总线设计一款高速互连的AHB总线矩阵,在AHB multi layer的基础上,将仲裁模块改为由内部寄存模块接收信息后,再由从机端完成对各个主机发送过来的信号信息进行仲裁。同时还加入了防死锁模块,从而实现了能够根据预设的计数阈值判断AHB是否发生死锁的功能;最后通过AHB总线接口的验证IP搭建UVM仿真测试环境,对所设计的总线系统基本功能进行了测试,实现了单master访问多个slave和多个master对多个slave并行访问的功能。

用于SoC芯片启动和调试的SPI转AHB接口设计

阐述设计的SPI转AHB模块,创造性地结合SPI Slave接口和AHB总线主设备接口的两种协议,专门用于SoC芯片的启动和调试场景,在FPGA实测和实际流片项目中,均得到验证和实际应用。

SoC片上总线综述

随着以IP核复用为基础的SoC设计技术的发展,工业界及研究组织积极从事相关IP互联标准方案的制定工作,从目前的研究和发展看,影响力较大的有IBM公司的CoreConnect、ARM公司的AMBA和SilicoreCorp公司的Wishbone。基于现有IP互联接口标准技术的发展现状,本文对这三种SoC总线技术进行了详细介绍。

Avalon总线与SOPC系统架构实例

介绍了可编程系统集成(SOPC)的基本概念和Avalon总线,着重描述了Avalon总线的内容和操作,利用SOPC Builder搭建了一个SOPC的实例,在Altera的Excalibur Nios开发板上进行了仿真验证。

SoC片上总线技术的研究

在SoC设计中,经常会遇到一些问题,包括IP核移植性、设计复用、设计验证,以及公共设计平台的搭建。如何有效地解决这些问题,使得设计SoC系统就像设计微机系统那样方便快捷,这就是片上总线系统提出的目的。本文通过对AMBA, AVALON, OCP,WISHBONE等SoC总线的比较,分析了SoC片上总线技术。

SOPC设计中的两种片上总线分析

比较片上总线与传统总线的体系结构,介绍了并发多主设备总线体系;同时通过对SoC,SOPC设计中常用的两种片上总线:AMBA和Avalon的详细分析、比较,针对它们的不同特性及具体应用形式阐述了各自的应用范围。从而方便设计师对这两种片上总线的充分理解,并为SOPC及其他SoC设计中的总线选择提供参考。

基于总线访问的片上调试方法研究

支持片上在线调试是嵌入式SoC设计目标之一;现有的片上调试系统多基于扫描链技术,SoC系统的功能设计和调试设计必须同步,这种紧耦合的设计方法移植性差、通用性弱,与SoC系统IP复用的理念不符;基于此,提出了一种基于片上标准总线的SoC在线调试方法,该方法引入调试主设备的概念,复用片上总线传输实时调试数据,实现了对SOC外围IP的在线调试,同时通过引入调试支持单元和调试处理模块实现了对处理器主设备的总线访问调试;该方法适用于以标准总线结构互联的SOC系统,具有适用性广、调试功能丰富、调试接口多样、调试效率高等优点;该方法在以SPARC处理器为处理核心、AMBA总线为互联的SoC系统中进行了实现和在线调试验证,实验表明满足SoC的调试需求。

片上通信结构——共享总线和NoC的分析与比较

采用模块化方法对集中式仲裁共享总线和二维网格片上网络(Network on Chip,NoC)的硬件开销和延迟进行了数学上的分析。在此基础上,通过可综合Verilog代码对这两种片上通信结构在RTL级进行描述,并建立了这两种通信方式的周期准确级的功能验证和性能分析环境。结果表明,在同样工艺条件下,共享总线的面积与NoC相比相当小;但对于大规模片上系统通信,NoC的吞吐效率及带宽明显优于共享总线。

Nios Ⅱ系统Avalon总线PWM设计

在NiosⅡ系统设计中,SoPC Builder开发环境提供许多常用的设备模型,供开发者在系统中添加和调用。而对于其他新设备设计人员可以按照Avalon总线规范将设备驱动程序集成到SoPC Builder的硬件抽象层中,同样可以加载使用,方便了用户开发一个自定制的片上系统。介绍NiosⅡ嵌入式系统内集成Avalon总线的PWM从外设,将PWM应用在嵌入式智能小车监控系统。

基于总线共享架构的片上多处理器系统性能探索

采用SystemC建立了一个基于共享总线的MPSoC仿真平台,设计了3个实验分别用于建模3种典型应用(低计算/通讯比、高计算/通讯比和非独立任务),对系统性能进行了详细的调研。实验结果显示:处理器数≤6时,总线架构MPSoC体现出很高的效率,而处理器数=16几乎达到了总线架构MPSoC适用规模的极限;计算/通讯比对性能和规模有重要影响;流水线方案能略微缓解通讯状况。建议:处理器数≤6时,推荐采用总线方案;6<处理器数≤16时,总线方案是否合适由任务计算/通讯比决定;处理器数>16时,需要采用更高级的通讯方案。

基于Avalon总线的插补器IP核的设计

针对运动控制器中采用软件实现插补存在实时性问题,设计了一款硬插补器IP核,提高了插补速度从而满足实时性要求。采用了Avalon接口规范对IP核进行紧耦合封装,构成一个模块化的独立构件,以便集成到运动控制系统中。详细介绍了硬插补器的体系结构及其软件实现过程,并进行了功能验证。

基于博弈论的片上总线仲裁机制研究

随着半导体工艺技术的发展,芯片内部集成的功能模块越来越多.各功能模块通过总线方式连接,因而片上总线仲裁架构成为制约芯片性能提高的瓶颈.通过改善片上总线仲裁器设计,能有效缓解由于各功能模块争用总线资源而引起的芯片性能下降.本文提出一种基于博弈论的片上总线仲裁机制,利用求解多人博弈问题的方法解决总线争用问题,并以片上系统的性能指标为约束条件,得到解决总线争用问题的一般模型.最后,通过仿真及实际硬件平台对算法进行测试,结果表明应用本算法的指令处理速度比应用固定优先级算法快236%,比应用轮换算法快53%.

基于Avalon的MVB总线的接收模块

Avalon总线为外设端口与总线模块之间的数据传输提供了互联,多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus简称为MVB)网络实现是基于Altera公司的SOPC系统,而接收器就是通过Avalon总线的接口与nios ii CPU软核和存储器进行通信。本文将重点介绍以HDL语言实现的基于AVALON总线的接收器。

面向Avalon总线的AES-128/192/256 IP核的设计与实现

以AES-128、AES-192及AES-256算法的相似性为基础,设计了一个可时分复用的AES-128/192/256IP核,并针对Avalon总线接口规范,设计了相应接口及其地址空间的映射,使该IP核能够方便的作为NiosII系统自定义组件使用。该设计以精简硬件结构为目标,与传统的以吞吐率为目标的流水线模式AES加/解密系统相比,具有消耗硬件资源小,性价比突出的优点。同时利用FPGA的片上存储模块加快读写速度,在S盒的设计上采用可重构技术,并使整个设计具有了更高的安全性、可靠性与灵活性。该IP核采用硬件描述语言Verilog设计,利用QUARTUSII8.0进行了综合和布线,最终以Altera公司的EP2C20F484C6芯片为下载目标,其时序仿真可正常运行在100MHz的时钟频率下,该IP核可广泛应用于信息安全领域。

基于Avalon总线TLC5628自定义IP核的开发

简要介绍SoPC及Avalon总线,详细阐述基于Avalon总线TLC5628自定义IP核的开发流程。在软硬件设计通过测试后利用SoPC Builder提供的"元件编辑器"进行TLC5628自定义IP核的封装和发布。TLC5628自定义IP核的开发及发布对其他用户在使用TLC5628进行项目开发时能明显缩短研发周期、降低工作强度。此外,对开发较复杂的IP核具有一定的借鉴作用。

HDTV集成解码芯片的一种总线设计

本文给出了HDTV集成解码芯片的一种总线设计方案。通过分割总线时间片静态调度DMA传输,并将部分HDTV解码同步控制嵌入到总线调度中,使总线数据传输与解码流程相配合,有效地分配和使用总线带宽,在确保满足系统实时处理性能的条件下,尽可能降低系统对总线带宽的需求,减少片内数据缓冲区容量以降低系统硬件开销。

基于C8051F060片上系统的现场总线控制器的设计

介绍一种用于现场总线控制系统（FCS）的控制器的设计方案，该控制器以C8051F060片上系统为核心，接收标准工业信号（1～5V／4～20mA）输入，输出4～20mA信号，支持RS485硬件通信协议，通过MODBUS现场总线通信协议能够与组态软件直接挂接。给出了控制器的硬件结构，分析了MODBUS协议中消息帧的格式。采用微分先行加不完全微分位置式数字PID算式，改进了PID算法。通过性能测试，该方法超调量和响应速度均较常规PID好。

三种常用SoC片上总线的分析与比较

随着集成电路设计技术的发展,在片上系统(SoC)中,越来越多地使用各种功能IP核部件构成系统。总线是这些部件连接的主要方式,目前有数家公司和组织研发了多种面向SoC设计的总线系统。本文介绍SoC中常用的三种片上总线AMBA、Wishbone和Avalon,分析和比较其特性,并针对其不同的特点阐述其使用范围。