基于fpga的soc設計與驗證

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1、密級：學校代碼：10075分類號：學號：20141259工程碩士學位論文基于FPGA的SOC設計與驗證學位申請人：趙宇乾導師：彭英才教授學位類別：工程碩士學科專業(yè)：集成電路工程授予單位：河北大學答辯日期：二〇一六年六月ClassifiedIndex:Code:10075U.D.CNO:20141259ADissertationfortheDegreeofM.ScienceAdesignandverificationofSOCbasedonFPGACandidate:ZhaoyuqianSupervisor:Prof.PengYing-caiTutor:Lect.ShiJian-yingA

2、cademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:IntegratedCircuitEngineeringUniversity:HebeiUniversityDateofOralExamination:June,2016河北大學學位論文獨創(chuàng)性聲明：本人鄭重聲明所呈交的學位論文，是本人在導師指導下進行的研究工作？。＞盡我所知，非余了文中特別加＾１標注和致謝的地方外，及取得的研究成果［論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得河北大學或其他教育機構的學位或證書所使用過的材料一。與我同工作的同志對本研究

3、所做的任何Ｉ貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了致謝。日期私作者簽名：：年＾月日學位論文使用授權聲明本人完全了解河北大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定：，即學校有權保留。并向國家有關部口或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱、學?？晒颊撐牡娜炕虿糠謨热?，可Ｗ采用影印縮印或其他復制手段保存論文。本學位論文屬于１、，在日解密后適用本。保密□年月授權聲明＂２、不保密因。＂＂（請在上相應方格內打Ｖ）保護知識產權聲明本人為申請測扶學學位所提交的題目為違導巧飾滿如Ｃ；鉛滲拉的學位論文，是我個人在導師指導并與導師合作

4、下取得的研究成果，研究工作及取得的研究成果是在河北大學所提供的研究經(jīng)費及導師的研究經(jīng)費資助下完成的。本人完全了解并嚴格遵守中華人民共和國為保護知識產權所制定的各項法律、行政法規(guī)及河北大學的相關規(guī)定。本人聲明如下：本論文的成果歸河北大學所有，未經(jīng)征得指導教師和河北大學的書面同意和授權，本人保證不任何形式公開和傳播科研成果和科研工作內容。如果違反本聲明，本人愿意承擔相應法律責任。聲明人；將杳＾日期；＞／《年＾月（１日作導者師鑲簽名名：為《葦日其巧：心／（年＿（月片日：香＾遠才日期；心；／（年＾月Ｋ日摘要摘要SOC(System-on-Chi

5、p)稱為系統(tǒng)級芯片，也稱為片上系統(tǒng)，是一個有專用功能的集成電路，它包括完整系統(tǒng)和嵌入軟件。SOC可以充分利用已有的設計積累,顯著地提高了ASIC的設計能力,因此發(fā)展非常迅速,引起了工業(yè)界和學術界的關注，SOC隨之成為集成電路發(fā)展的必然趨勢，因此準確高速的設計SOC的方法是SOC設計的迫切需要。首先，本論文介紹了FPGA的概念和組成部分，介紹了SOC和CPU的發(fā)展歷程和發(fā)展前景，給出了SOC的設計背景和設計流程。其次，本論文針對自頂向下的設計一個SOC應用了一種準確的分析方法，即潛伏期分析方法，并且提出了一種高速的實現(xiàn)方法，即全流水線實現(xiàn)方法；并敘述了有限狀態(tài)機理論；在設計過程中應用了TP

6、（TicksProcesscharts）圖和SFM(SequentialMachineFlow)表的設計方法；應用這些理論方法完成了一個片上系統(tǒng)的架構設計，CPU的架構設計；完成CPU的指令系統(tǒng)設計，并對取指周期和路徑，執(zhí)行周期和路徑，進行了精確的潛伏期分析；同時指令系統(tǒng)加入中斷進入序列和中斷返回指令RTI的潛伏期分析，給片上系統(tǒng)加入了中斷功能。最后，論文采用verilogHDL語言進行片上系統(tǒng)和CPU各個模塊的設計,板上系統(tǒng)SOB的架構設計和各個模塊的設計，設計了流水燈和菲薄納契序列（Fibonacci）的算法流程圖,用匯編語言進行編寫。Modelsim對流水燈和菲薄納契序列（Fibo

7、nacci）進行仿真驗證，然后將設計好的板上系統(tǒng)下板，流水燈的正常運行和菲薄納契序列（Fibonacci）的正確運算證明設計的SOC的架構和CPU的指令系統(tǒng)是符合要求的，在流水燈運行的同時可以進行菲薄納契序列（Fibonacci）的正確運算證明中斷系統(tǒng)是符合要求的。關鍵詞FPGACPU片上系統(tǒng)有限狀態(tài)機IAbstractAbstractSOC(on-Chip-System)whichisknownasthesystemlevelch