家庭网络核心SoC平台 ——IP核开发规范研究及基于SoC的VGA IP核研制

论文摘要

IP(Intellectual Property)是集成电路知识产权的主体,IP技术已成为片上系统SoC(System on Chip)设计的主流方法。 本课题是国家高技术研究发展计划项目(863计划)“家庭网络核心SoC平台和整体解决方案”(项目编号2003AA1Z1110)的一个子课题。本课题首先研究了现行的基于IP技术的SoC的设计方法、流程和环境;然后以VGA(Video Graphic Array)控制器IP核为实例,采用软硬件协同设计的思想,在嵌入式系统中设计实现了基于FPGA的IP模块,完成了RTL代码的编写、设计综合、功能验证、波形仿真,以及最终在本课题开发板上的结果调试,实现了设计功能和需求的一致;最后,根据“家庭网络核心SoC平台和整体解决方案”的要求指标,结合VGA控制器IP核的实际开发,在对已有IP核开发规范进行深入研究的基础上,提出了面向信息家电的IP核开发规范。 本文首先分析了“863”课题中的整体解决方案,介绍了IP核复用技术的基本概念和国内外研究动态,明确了IP复用技术的研究意义;然后从IP开发和验证两个方面入手,重点阐述了IP的设计流程及设计中的关键技术等;在对VGA控制器工作原理进行深入研究的基础上,详述了基于AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture)SoC总线的VGA控制器IP核设计过程;针对家庭网络核心SoC平台的实际应用,提出了相应的软硬件开发平台实现方案,实验结果表明,利用该方案实现的VGA控制器IP核便于修改易于实现,分辨率最高可支持1024~*768,256色,具有可移植性。该IP核已作为一个功能模块嵌入到SoC平台中,运行稳定可靠。 最后对本课题的工作进行了总结,分析了研究中存在的问题,并对今后研究工作进行了展望。

论文目录

• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景与研究意义
• 1.1.1 家庭网络（Home Networking）
• 1.1.2 嵌入式系统平台
• 1.1.3 SoC（System-on-Chip）
• 1.1.4 IP（Intellectual Property）
• 1.2 国内外IP技术研究现状和发展趋势
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文结构
• 第二章 SOC设计中的IP核技术研究
• 2.1 引言
• 2.2 IP开发
• 2.2.1 IP的基本特征
• 2.2.2 IP开发流程
• 2.2.3 IP设计的四大阶段
• 2.2.4 IP验证的主要过程
• 2.3 IP集成
• 2.3.1 IP集成的一般考虑
• 2.3.2 IP集成的关键技术
• 2.4 IP标准化问题分析与研究
• 2.4.1 VSIA工作组近期工作情况
• 2.4.2 结束语
• 2.5 本章小结
• 第三章 VGA系统工作原理
• 3.1 VGA技术组成
• 3.2 VGA工作模式
• 3.3 VGA数据到颜色的转换
• 3.4 本章小结
• 第四章 VGA控制器IP核设计与实现
• 4.1 VGA控制器IP核设计
• 4.1.1 体系结构与模块划分
• 4.1.2 VGA核信号
• 4.1.3 VGA寄存器
• 4.1.4 VGA视频时序
• 4.2 VGA控制器IP核软件平台实现
• 4.2.1 各模块功能实现
• 4.2.1.1 QuartusⅡ开发环境
• 4.2.1.2 VHDL语言实现
• 4.2.2 仿真
• 4.2.3 测试平台（testbench）
• 4.2.4 嵌入式linux操作系统
• 4.3 VGA控制器IP核硬件平台实现
• 4.3.1 微处理器
• 4.3.1.1 嵌入式软核处理器——Xilinx MicroBlaze软核方案
• 4.3.1.2 嵌入式硬核处理器——ARM硬核方案
• 4.3.2 片上总线——AMBA总线
• 4.3.3 开发板
• 4.3.3.1 Epxa开发板
• 4.3.3.2 VGA（D／A转换）开发板
• 4.4 VGA控制器IP核总体实现方案
• 4.4.1 实现步骤
• 4.4.2 实验结果及性能分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 研究总结与评价
• 5.1 研究总结与评价
• 5.2 研究工作展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢
• 学位论文独创性声明
• 学位论文知识产权权属声明