多路视频混合IP的设计及评测

论文摘要

多路视频混合IP可以应用于显示系统中，它能够增强显示系统的功能，提高显示性能，并且使混合操作更加简易。该IP可以实现对四路或少于四路的视频图像进行透明叠加和色控叠加，计算机可以通过PCI总线向该IP发出不同的控制命令，从而得到不同效果的视频混合图像输出。通过对多路视频混合IP质量评测，可以得到结论：此IP的性能指标达到了预期的要求，并且设计质量、验证质量和可交付项质量较高。本论文阐述了多路视频混合IP的设计及其评测过程。先从系统架构出发，主要讨论了此IP的功能结构和全局因素；接着阐述了此IP中三大主要组成模块：视频混合模块、跨时钟域数据接口模块和SDRAM控制模块，并分析讨论了设计这些模块过程中的关键技术和重要策略，这是本论文的主体和重点；最后讨论IP评测的相关理论和方法，并以多路视频混合IP为例给出评测结果。本论文提出了基于EDA工具评测IP软核的具体方法，这是对IP核评测技术的丰富和发展。另外，本论文归纳并讨论了跨时钟域传递数据的各种方法以及时钟等全局因素的设计技巧，分析讨论时尽可能地兼顾普遍性，这对电路设计，尤其是数字集成电路设计具有一定的参考价值和借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 集成电路发展动态
• 1.1.1 集成电路产业的兴起
• 1.1.2 中国集成电路产业发展特点
• 1.1.3 基于IP重用的SoC设计方法
• 1.2 IP评测技术
• 1.2.1 国际IP核相关联盟/组织
• 1.2.2 IP评测技术的发展状况
• 1.3 集成电路与视频混合
• 1.4 课题来源、目的及意义
• 1.5 主要工作
• 1.6 论文结构
• 第二章 多路视频混合IP整体设计
• 2.1 设计规范
• 2.1.1 视频混合方式
• 2.1.2 输入视频信号
• 2.1.3 视频混合过程
• 2.2 多路视频混合IP系统结构
• 2.3 全局问题的考虑
• 2.3.1 全局时钟设计
• 2.3.2 全局时钟建模
• 2.3.3 全局复位信号设计
• 2.3.4 FPGA器件选型
• 2.4 本章小结
• 第三章 视频混合模块的设计
• 3.1 视频混合模块简介
• 3.2 Alpha-Blending原理
• 3.3 视频混合模块的结构
• 3.3.1 数据输入模块
• 3.3.2 视频混合通道模块
• 3.3.3 主控制模块
• 3.3.4 同步信号产生模块
• 3.3.5 图像输出
• 3.4 模式控制模块的设计
• 3.4.1 计算机视频直通模式
• 3.4.2 视频叠加模式
• 3.4.3 无计算机视频工作模式
• 3.4.4 模式控制模块的实现
• 3.5 多位高速计数器的设计
• 3.5.1 计数器概述
• 3.5.2 多位高速计数器的拆分法设计
• 3.5.3 RTL级模型的实现
• 3.5.4 多周期路径约束的实现
• 3.5.5 结果比较
• 3.6 视频混合模块的实现
• 3.7 本章小结
• 第四章 跨时钟域数据接口模块的设计
• 4.1 亚稳态
• 4.2 同步策略
• 4.2.1 双触发器法
• 4.2.2 信号触发法
• 4.2.3 握手方式
• 4.2.4 编码方式
• 4.2.5 异步FIFO
• 4.2.6 双口RAM
• 4.3 跨时钟域接口模块的设计
• 4.3.1 异步FIFO设计方案一
• 4.3.2 异步FIFO设计方案二
• 4.4 跨时钟域接口模块的仿真
• 4.5 本章小结
• 第五章 SDRAM控制模块的设计
• 5.1 SDRAM简介
• 5.1.1 SDRAM的优缺点
• 5.1.2 行到列延时
• 5.1.3 读潜伏期
• 5.2 SDRAM控制模块功能特征
• 5.3 SDRAM控制模块的结构
• 5.3.1 输入输出接口信号
• 5.3.2 子模块功能
• 5.4 SDRAM控制模块状态机设计
• 5.4.1 初始化状态
• 5.4.2 预充电状态
• 5.4.3 自动刷新状态
• 5.4.4 突发读或突发写状态
• 5.4.5 选择激活状态
• 5.5 SDRAM控制模块的接口时序
• 5.5.1 读操作
• 5.5.2 写操作
• 5.6 SDRAM验证
• 5.7 SDRAM控制模块的实现
• 5.8 本章小结
• 第六章 多路视频混合IP的评测
• 6.1 IP评测概况
• 6.2 IP评估模型
• 6.3 IP质量指标
• 6.4 质量指标的规范化形式
• 6.5 相关EDA工具
• 6.6 多路视频混合IP质量评测方法
• 6.6.1 基于电子表格的评分
• 6.6.2 基于EDA工具的评测方法
• 6.7 多路视频混合IP评测流程
• 6.8 多路视频混合IP评测报告
• 6.8.1 基于电子表指标评分报告
• 6.8.2 基于EDA工具评测报告
• 6.8.3 部分原始报告
• 6.8.4 实物照片
• 6.9 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文