基于SoC的移动手写设备控制芯片的设计与实现

论文摘要

随着芯片集成度的飞速提高,集成电路的设计已经进入SoC时代,而且基于IP的设计也日渐成为主流。在SoC设计中,微处理器必不可少,基于MCore指令集的CK-CORE作为一款成熟的嵌入式微处理器内核,已经广泛地应用于许多领域。本文设计了移动手写设备的控制芯片,将触摸屏控制引入CK-CORE的SoC设计,扩展其应用。因为触摸屏由于其良好的交互性、易操作性正日益受到消费者的青睐和工业界的重视。文中首先阐述了芯片功能和关键的技术要求,并根据设计需求,进行了芯片的总体架构设计,整个芯片设计基于微处理器CK520和AMBA2.0总线。本文根据触摸屏工作及其控制原理,设计了基于AMBA总线的触摸屏控制器,并实现其数字接口部分。设计了其他片上设备,如存储器管理器、DMA控制器、LCD控制器、USB设备、以太网控制器等,给出各模块硬件结构、工作原理和应用时的难点.将各模块集成为系统,然后搭建验证平台,编写测试案例验证各模块功能和系统的连通性。在仿真测试验证系统逻辑功能正确后,进行逻辑综合,结果证明设计满足时序要求。设计芯片功能也在FPGA开发平台上通过了验证。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 图目录
• 表目录
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景及国内外现状
• 1.1.1 嵌入式微处理器CK-CORE的应用
• 1.1.2 手写输入与触摸屏技术的发展
• 1.1.3 系统级芯片技术
• 1.2 课题研究的意义
• 1.3 论文研究的主要内容与结构
• 1.3.1 论文的主要研究工作
• 1.3.2 论文的组织结构
• 2 芯片总体架构设计
• 2.1 系统芯片总体结构
• 2.1.1 性能概述
• 2.1.2 系统芯片结构
• 2.1.3 存储组织
• 2.2 微处理器核CK520
• 2.2.1 微体系结构
• 2.2.2 编程模型
• 2.3 片上总线
• 2.3.1 AMBA2.0总线
• 2.3.2 总线仲裁和AHB模块
• 2.3.3 总线桥和APB模块
• 2.4 存储器管理控制模块
• 2.4.1 功能结构概述
• 2.4.2 地址分配
• 2.4.3 寄存器描述
• 2.5 DMA控制模块
• 2.5.1 性能参数
• 2.5.2 组织结构
• 2.5.3 操作说明
• 2.6 中断控制器
• 2.6.1 控制器参数
• 2.6.2 功能描述
• 2.6.3 中断表
• 2.7 CLKGEN&RESETGEN
• 2.7.1 时钟产生模块
• 2.7.2 复位
• 3 片上设备硬件设计
• 3.1 触摸屏驱动模块
• 3.1.1 触摸屏基本原理
• 3.1.2 触摸屏控制模块结构
• 3.1.3 数字接口硬件设计
• 3.1.4 触摸屏控制工作原理
• 3.1.5 寄存器
• 3.2 LCD控制模块
• 3.2.1 工作原理及性能
• 3.2.2 LCD控制器结构
• 3.2.3 寄存器
• 3.3 USB设备模块
• 3.3.1 功能特征
• 3.3.2 组织结构
• 3.3.3 操作与中断处理
• 3.4 MAC
• 3.4.1 模块简介
• 3.4.2 组织结构
• 3.4.3 操作流程
• 3.5 图像压缩模块设计
• 3.5.1 工作原理
• 3.5.2 结构简介
• 3.6 其他模块设计
• 3.6.1 I2C
• 3.6.2 UART
• 3.6.3 GPIO
• 3.6.4 RTC
• 3.6.5 TIMER
• 3.6.6 WATCHDOG
• 3.7 硬件设计总结
• 4 设计验证
• 4.1 仿真验证环境
• 4.2 仿真验证流程
• 4.3 系统验证
• 4.3.1 触摸屏控制器测试
• 4.3.2 MAC模块测试
• 4.3.3 I2C模块测试
• 4.3.4 看门狗模块测试
• 4.4 仿真验证总结
• 5 芯片逻辑综合
• 6 FPGA验证
• 7 总结
• 参考文献
• 作者简历
• 攻读学位期间发表的学术论文