可重用设计方法在SoPC系统设计中的研究与实现

摘要

可重用设计方法源于SoC(System on Chip片上系统)的设计，是设计者对大规模复杂芯片设计方法的总结和归纳，即使用以前设计完成且已经过验证的知识产权核(IP)构建系统芯片的设计方法，是一种有效的设计方法与先进的设计理念。 近年来，随着可编程器件技术的进步，可编程逻辑阵列FPGA逻辑容量不断提高而价格在不断的降低，在FPGA上实现SoC即SoPC技术已成为了一种发展趋势。SoPC(System on Programmable Chip)是一种灵活、高效的SoC解决方案。首先它是片上系统(SoC)，由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；其次它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减，可扩充，可升级，并具有软硬件体系可编程的功能。 本文将可重用设计方法与SoPC技术相结合，将传统的停留在板级设计层面的嵌入式系统硬件设计提升到基于可编程逻辑芯片上的系统级设计，并将可重用设计方法从SoC领域延伸到SoPC领域，在SoPC系统平台上将可重用设计方法扩展为四个方面：分别是可重构硬件平台、可重配置系统平台、IP核复用与IP核设计、原型算法可重用设计与验证。论文对可重用设计方法的四个方面进行了阐述，并重点研究了基于EDA设计环境的原型算法可重用设计与验证，从系统级层次进行算法可重用的设计，并在SoPC平台上以语音波形编码算法为应用实例，实现了算法的可重用设计、验证，最后建立了一个算法可重用设计的教学演示平台，通过对算法模块升级及快速设计可使系统平台支持多种波形编码功能，实现了算法的可重用性和系统平台的可重构。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1概述

1.1可重用设计方法

1.1.1可重用设计方法定义

1.1.2可重用设计方法理念

1.1.3可重用设计方法规范

1.1.4采用可重用设计方法的意义

1.2 ESL系统级设计

1.2.1 ESL系统级设计基本概念

1.2.2系统级设计流程

1.2.3 ESL系统级设计特点

1.2.4 ESL系统级设计的挑战

1.3 SoPC技术概述

1.4本文特色性工作内容与组织结构

2基于SoPC平台的可重用设计方法的拓宽

2.1基于FPGA硬件结构的可重构设计

2.2基于网络技术的可重配置设计

2.3 IP核复用及IP核设计

2.4基于EDA设计环境的算法可重用设计

2.5 SoPC平台上实现ESL设计的优势与可行性分析

2.6本章小结

3基于DSP Builder的SoPC系统级设计

3.1 DSP Builder与MATLAB/Simulink

3.2 DSP Builder特性

3.3 DSP Builder设计流程

3.4 DSP Builder设计规则

3.4.1位宽设计规则

3.4.2数据类型设计规则

3.4.3时钟设计原则

3.4.4命名原则

3.4.5层次化设计原则

3.5 DSP Builder的系统设计、仿真及验证

3.5.1 Signal Compiler

3.5.2 SoPC Builder接口

3.5.3片内测试SignalTapll

3.5.4联合测试HIL

3.5.5协同设计HDL

3.6本章小结

4语音波形编码的算法可重用设计

4.1△M增量调制

4.1.1 Simulink中的△M建模仿真

4.1.2 DSP Builder中的△M设计

4.1.3 △M的系统仿真验证

4.2 DPCM差值脉冲编码

4.2.1 Simulink中的DPCM建模仿真

4.2.2 DSP Builder中的DPCM设计

4.2.3 DPCM的系统仿真验证

4.3 ADPCM自适应差值脉冲编码

4.3.1 ADPCM系统原理及简化

4.3.2 Simulink中的ADPCM建模仿真

4.3.3自适应量化器设计

4.3.4反自适应量化器设计

4.3.5定标因子自适应设计

4.3.6自适应预测器设计

4.3.7 DSP Builer中的ADPCM设计

4.4本章小结

5基于语音波形编码算法可重用的教学演示平台

5.1可重用语音波形编码库

5.1.1封装算法子系统

5.1.2建立用户自定义库

5.2硬件平台设计

5.3演示平台架构

5.4建立算法可重用演示平台的意义

5.5本章小结

6结论

6.1论文总结

6.2工作展望

参考文献

作者简历