论文摘要
本论文首先介绍SOPC的发展、应用及IP核复用技术,在研究FPGA的配置流程和I2C数据总线协议的基础上提出了在SOPC系统中用I2C总线对FPGA进行配置的方案。接着采用自顶向下的IC设计方法,通过Verilog HDL语言编程设计了I2C的主、从IP固核。利用FPGA软硬件接口系统机制的规律建立了I2C IP固核与FPGA配置部分、配置控制部分的连接,将I2C IP核嵌入到FPGA IP核中,让I2C充当FPGA IP核的一个扩展配置接口。最后对配置方案所用到的“FPGA+MCU+FLASH”结构的SOPC系统进行了全面的分析研究,搭建了配置方案的验证系统。为了验证配置结果的正确性,本文对配置位流以及回读位流的结构进行了深入浅出的分析,并在此基础上检验I2C接口配置和回读FPGA方案的正确性。该配置方案实现了微处理器对FPGA配置寄存器的配置和回读,为SOPC中系统总线对FPGA IP核的配置访问提供了一种新的方案。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 SOPC 概述1.1.1 SOPC 的发展1.1.2 SOPC 的应用1.2 选题依据和所做工作1.2.1 I2C 总线现状1.2.2 I2C 总线配置FPGA IP 核意义1.2.3 本课题的研究工作第二章 SOPC IP 核复用技术2.1 IP 核概述2.1.1 IP 基本特征2.1.2 IP 开发流程2.2 IP 核复用技术2.3 本章小结第三章 FPGA 配置方案设计3.1 FPGA 配置和回读3.1.1 FPGA 配置模式3.1.2 FPGA 配置引脚3.1.3 FPGA 配置流程3.1.4 回读3.2 I2C 总线工作原理3.2.1 总线定义3.2.2 外部连接3.2.3 总线工作时序3.3 I2C 配置FPGA 方案可行性分析3.3.1 配置方案可行性分析3.3.2 设计方法研究3.4 本章小结第四章 I2C IP 核设计4.1 MASTER 设计4.1.1 模块结构及接口设计4.1.2 状态机设计4.1.3 时钟同步设计4.1.4 仲裁器设计4.1.5 时序参数控制4.1.6 设计难点分析4.2 SLAVE 设计4.2.1 模块结构及接口设计4.2.2 状态机设计4.3 I2C IP 核的验证4.3.1 验证平台搭建4.3.2 仿真波形分析4.3.3 综合结果分析4.4 本章小结第五章 接口逻辑设计5.1 FPGA 软硬件接口系统机制5.1.1 FPGA 配置电路结构5.1.2 FPGA 配置电路工作过程5.2 配置接口设计5.2.1 配置接口结构设计5.2.2 同步字检测模块设计5.3 回读接口设计5.3.1 回读接口结构设计5.3.2 时钟同步模块设计5.4 本章小结第六章FPGA 配置方案实现6.1 位流6.1.1 数据帧6.1.2 标准位流6.2 FPGA 配置方案实现6.2.1 SOPC 系统结构6.2.2 FPGA 配置方案实现6.3 配置结果分析6.3.1 配置验证方案6.3.2 结果分析6.4 本章小结第七章 结论致谢参考文献
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