航天工程电路系统的仿真验证环境研究

论文摘要

EDA (Electronics Design Automation,电子设计自动化)技术是电子设计领域的一场革命,目前正处于高速发展阶段,在电子产品设计中发挥越来越重要的作用。EDA设计工具的发展目前处于其第三代,它特别强调设计的可交流性、可再利用性和对大规模电路系统设计的支持。本课题的研究主要针对数字电路系统的开发,并将基于目前星上数字控制系统来描述数字系统的特点和开发方式。由于卫星对重量和体积的特殊要求,星上电路系统通常都是具有众多特定功能的嵌入式系统。早期,嵌入式系统的开发(包括软件和硬件)完全由一个设计工程师来完成,由于软件在整个开发过程中比重不断增加,我们开始考虑使用EDA环境中的仿真能力辅助设计工程师完成系统设计。本文采用的软件环境为Sun Solaris 2.5.1、Sun SPARC 20、Cadence 97A,硬件部分为星务管理计算机,一个带有两块CPU板、一块双机容错管理板和一块电源板嵌入式星上容错计算机系统,CPU板以386EX为核心。最后作者提出了设计方法学的改进。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 当前系统设计的问题
• 1.2 可以采用的途径
• 1.3 EDA 设计的方法和流程的讨论
• 1.3.1 EDA 设计方法概述
• 1.3.2 EDA 设计方法涉及到的新技术
• 1.3.3 EDA 设计方法具有的优点
• 1.4 国内相关技术研究
• 1.5 国外相关技术现状
• 1.5.1 国外技术综述
• 1.5.2 虚拟原型设计环境
• 1.5.3 软硬件协同仿真
• 1.5.4 协同设计（Co-Design）
• 1.5.5 硬件描述语言的应用
• 1.5.6 SoC 系统设计
• 1.6 课题开展的工作
• 第2章 仿真验证设计环境技术分析
• 2.1 星上数字电路系统简介
• 2.2 仿真验证设计环境构造的思路
• 2.2.1 仿真验证设计环境的作用
• 2.2.2 仿真验证设计环境包含的组成
• 2.2.3 实现环境
• 2.3 关键技术及相关技术分析
• 2.3.1 关键技术综述
• 2.3.2 前期工作
• 2.3.3 测试功能的实现
• 2.3.4 需要构造的功能
• 2.3.5 选取目标系统进行验证
• 2.4 该环境可以解决的具体问题分析
• 2.4.1 电路设计存在的具体问题
• 2.4.2 可以解决的问题
• 2.5 本章小结
• 第3章 设计环境的实现与实践
• 3.1 EDA 软件环境简介
• 3.1.1 数字设计工作台
• 3.1.2 VHDL 仿真器
• 3.1.3 Verilog-XL
• 3.2 关键技术攻关
• 3.2.1 典型数字系统的仿真
• 3.2.2 硬件CPU 模型的仿真和程序的引入
• 3.2.3 构造并仿真硬件模型
• 3.2.4 利用SmartModel 进行复杂器件的仿真
• 3.2.5 仿真验证设计环境的基本实现
• 3.3 调试星务管理计算机系统
• 3.3.1 分析构造系统的方式
• 3.3.2 验证基础系统
• 3.3.3 软件系统配置测试
• 3.3.4 验证并加入FPGA 设计
• 3.3.5 测试存储器
• 3.3.6 X86 系列处理器测试
• 3.3.7 总线基本配置测试
• 3.3.8 与实际系统连调
• 3.3.9 设计中遇到的问题
• 3.3.10 获得的经验
• 3.4 验证ERC32 计算机系统设计
• 3.4.1 ERC32 背景介绍
• 3.4.2 CPU 系统实现方式
• 3.4.3 验证系统的方式
• 3.4.4 仿真验证的结果
• 3.4.5 仿真环境利用的收获
• 3.5 本章小结
• 第4章 设计方法学中的改进
• 4.1 应用仿真环境对设计方法提出的挑战
• 4.1.1 EDA 虚拟系统环境
• 4.1.2 硬件设计方式
• 4.1.3 软件设计方式
• 4.1.4 系统调试方式
• 4.1.5 对验证结果的分析
• 4.3 采用新的设计方法
• 4.3.1 目标
• 4.3.2 设计方法的改进
• 4.3 本章小结
• 第5章 关于其它研究方向的探讨
• 5.1 集成开发环境
• 5.1.1 为什么需要集成开发环境
• 5.1.2 提出集成开发环境的设计构想
• 5.1.3 进行相关技术的研究
• 5.2 在仿真验证设计环境中实现故障注入
• 5.2.1 为什么需要故障注入
• 5.2.2 采用EDA 实现故障注入的好处
• 5.2.3 实现故障注入的方法
• 5.2.4 测试故障注入环境的工作效果
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢