基于OR1200的SoC系统设计

论文摘要

随着信息技术的发展和科技的进步，集成电路的性能也越来越高，但体积更小，成本更低，功耗更少。出现了将多个芯片甚至整个系统集成在一个芯片上的产品——片上系统（SoC，system on chip）。SoC将原先由多个芯片完成的功能，集中到单芯片中完成，用软硬结合的设计方法和验证方法，在一个芯片上实现复杂功能。同时，无线通信作为当前应用领域和研究领域的热点之一，SoC与无线通信的结合也是未来集成电路发展的热点。本论文以开源处理器or1200（Open RISC1200）为核心，采用科学的SoC设计方法，实现了一个功能完善的SoC系统，在对该SoC系统进行仿真和板级验证成功的基础上，结合通信无线化的发展趋势，将具有无线自组织网络功能的contiki操作系统移植到该SoC平台上。本论文首先对开源处理器OR1200的背景以及主要性能参数做出了简单的介绍，并对当前两种主流的处理器架构进行比较。然后，文章按照OR1200正常运行时，指令/数据流的传输方向和处理流程，依次对处理器内部的各个模块和功能单元进行分析，并就OR1200中的实现方法与其他实现方法进行相应的比较。之后，笔者遵循IP复用的设计思想，将其他IP通过Wishbone互联总线与处理器的集成在一起，组成一个完整的SoC系统。在对SoC系统进行FPGA上验证成功之后，笔者根据contiki的具体原理，编写了相应的底层驱动，完成contiki到OR1200的移植。在本论文的结尾，笔者总结了本设计的不足之处，提出了改进的设想。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 背景介绍
• 1.2 发展现状
• 1.3 论文的主要研究工作
• 1.4 本章小结
• 2 RISC 处理器和 SoC 技术
• 2.1 RISC 处理器
• 2.2 SoC 技术
• 2.3 本章小结
• 3 OR1200 处理器架构分析及验证
• 3.1 OpenRISC1200 背景介绍
• 3.2 OpenRISC1200 的架构
• 3.3 软件的设计和处理器的验证
• 3.4 本章小结
• 4 SoC 的设计和前端实现
• 4.1 wishbone 总线互联结构
• 4.2 IP 设计
• 4.3 SoC 实现
• 4.4 SoC 的仿真验证
• 4.5 本章小结
• 5 Contiki 操作系统的移植
• 5.1 Contiki 操作系统介绍
• 5.2 Contiki 基本系统的移植
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献