一种片上总线交易级建模研究与实现

论文摘要

集成电路技术在近10多年来飞速发展。集成电路的集成规模越来越大,已经可以把一个完整的电子系统集成到一个芯片上,即集成电路已经进入了片上系统（SoC）时代。SoC设计的核心技术是IP核。基于IP核的开发给我们带来了诸多的方便。片上总线OCB（on-chip bus）作为一种互联IP核的技术得到了长足发展。 集成电路设计在寄存器传输级的设计方法已经非常成熟。随着集成电路设计复杂程度的日益增长和人们对其设计时效性要求的日益增强,倾向于在更高的抽象层次上如交易级,完成系统的建模、仿真、综合和验证。在交易级完成系统的建模和仿真,可以明显加快速度,同时设计的复杂性更低。内建有支持交易级建模特性的SystemC推动了交易级建模的发展,SystemC的抽象描述能力及其仿真速度也促成了交易级建模的成功。 论文探讨了交易级建模的基本原理和基本方法。研究了SystemC适用于交易级建模的特性。在此基础上,采用交易级建模这一新颖的设计方法,使用SystemC这一功能强大的设计语言,完成了Wishbone这一结构简单、灵活、完全公开、完全免费的片上总线的交易级建模。采用系统级建模仿真工具CoCentric System Studio,针对Wishbone总线协议中两种有代表性的连接方式:点对点连接和共享总线连接,完成了两者的交易级建模。自行设计具有不同行为的主/从设备构建不同的测试环境,完成了Wishbone交易级建模的测试。实验结果表明:点对点连接和共享总线连接方式的交易级模型,符合协议规范,可以有效的用于互连主/从设备,可以应用于片上系统的系统级设计中;依据优先级原则实现的仲裁器可以仲裁具有不同优先级、不同类型的主设备,并且把仲裁器部分作为一个单独的模块设计完成,便于实现不同仲裁策略的,也便于重用仲裁模块;在交易级建模、仿真与在寄存器传输级级相比,具有明显的速度优势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 项目来源
• 1.2 项目的目的和意义
• 1.3 研究内容
• 1.4 本文主要工作
• 1.5 论文结构
• 第2章 相关研究综述
• 2.1 引言
• 2.2 基于IP的SoC设计方法
• 2.2.1 IP核
• 2.2.2 IP核的重用
• 2.3 片上总线
• 2.3.1 Wishbone总线
• 2.3.2 AMBA总线
• 2.3.3 OCP总线
• 2.3.4 其他总线
• 2.4 交易级建模（TLM：TRANSACTION LEVEL MODEL）方法
• 2.4.1 交易级建模基本原理
• 2.4.2 交易级建模的用途和特点
• 2.5 小结
• 第3章 SYSTEMC交易级建模
• 3.1 建模语言SYSTEMC
• 3.1.1 SystemC简介
• 3.1.2 SystemC结构
• 3.1.3 SystemC适于交易级建模的特性
• 3.2 AMBA和OCP总线交易级建模
• 3.2.1 AMBA总线交易级建模
• 3.2.2 OCP总线交易级建模
• 3.3 CCSS平台
• 3.3.1 CCSS开发环境简介
• 3.3.2 CCSS结合SystemC的设计方法
• 3.4 小结
• 第4章 WISHBONE总线点对点连接方式交易级建模
• 4.1 点对点连接方式交易级建模原理
• 4.2 点对点连接方式中抽象接口的定义
• 4.2.1 核心数据类型定义
• 4.2.2 抽象接口定义
• 4.3 点对点连接总线交易级建模实现
• 4.4 点对点连接方式交易级建模测试
• 4.4.1 主设备实现
• 4.4.2 从设备实现
• 4.4.3 测试结果
• 4.5 小结
• 第5章 WISHBONE总线共享总线连接方式交易级建模
• 5.1 共享总线连接方式交易级建模原理
• 5.2 交易级建模的总线周期
• 5.3 共享总线连接方式中抽象接口定义
• 5.4 共享总线交易级建模
• 5.4.1 共享总线的定义
• 5.4.2 非阻塞型接口的实现
• 5.4.3 阻塞型接口的实现
• 5.4.4 共享总线的处理流程
• 5.5 仲裁器交易级建模实现
• 5.5.1 仲裁器定义
• 5.5.2 仲裁策略的具体实现
• 5.6 共享总线连接方式交易级建模测试
• 5.6.1 主设备实现
• 5.6.2 从设备实现
• 5.6.3 测试结果
• 5.7 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A（攻读硕士期间发表论文目录）