X-DSP關(guān)鍵外設(shè)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證.pdf

1、X-DSP是一款我校自主研制的32位高性能多核DSP，采用了超長(zhǎng)指令字體系結(jié)構(gòu)和單指令流多數(shù)據(jù)流（SIMD）技術(shù)，且支持定點(diǎn)和浮點(diǎn)操作。UART（通用異步收發(fā)器）和定時(shí)器是X-DSP的兩種關(guān)鍵外設(shè),對(duì)X-DSP的應(yīng)用起著重要作用。通過(guò)對(duì) UART串口協(xié)議的仔細(xì)研究，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種配置自由度高、功能豐富的UART，極大地方便了X-DSP與外部的串行通信。同時(shí)，在分析了X-DSP的應(yīng)用需求之后，本文還設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種可配置、可伸縮、多時(shí)鐘

2、源的看門狗定時(shí)器。本文的研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.針對(duì)X-DSP配置網(wǎng)絡(luò)的接口協(xié)議，設(shè)計(jì)了UART和定時(shí)器的總線接口，實(shí)現(xiàn)了外設(shè)與總線之間的VALID-READY握手機(jī)制，使外設(shè)能夠正確地處理來(lái)自總線的讀寫請(qǐng)求。
　　2.利用一個(gè)遞減分頻器生成波特率時(shí)鐘，并設(shè)計(jì)了一種“過(guò)濾采樣”的結(jié)構(gòu)進(jìn)行串行數(shù)據(jù)采樣，再通過(guò)收發(fā)數(shù)據(jù)的狀態(tài)機(jī)和緩存 FIFO的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了 UART與外部設(shè)備進(jìn)行串行通信的功能。同時(shí)，采用帶優(yōu)先級(jí)的設(shè)計(jì)進(jìn)行中斷的

3、處理，控制UART向CPU和EDMA發(fā)送中斷事件。中斷事件引起CPU和EDMA通過(guò)總線接口訪問(wèn)UART，從而實(shí)現(xiàn)了UART在X-DSP芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)交互。
　　3.采用功能覆蓋的方法，從模塊級(jí)和系統(tǒng)級(jí)進(jìn)行對(duì) UART進(jìn)行模擬驗(yàn)證。模塊級(jí)驗(yàn)證主要針對(duì) UART各模塊實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)開發(fā)測(cè)試激勵(lì)，系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證主要驗(yàn)證了UART與芯片內(nèi)部和外部的數(shù)據(jù)通信。隨后搭建FPGA仿真平臺(tái)對(duì)UART進(jìn)行了仿真。
　　4.對(duì)定時(shí)器進(jìn)行模塊化的設(shè)計(jì)，

4、實(shí)現(xiàn)了定時(shí)器計(jì)數(shù)時(shí)鐘源的選擇、多種配置下的計(jì)數(shù)、輸出事件的產(chǎn)生。為了增強(qiáng)定時(shí)器的應(yīng)用性，還進(jìn)行了看門狗狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了看門狗功能。設(shè)計(jì)完成后，采用模擬驗(yàn)證的方法對(duì)定時(shí)器進(jìn)行了模塊級(jí)、系統(tǒng)級(jí)的驗(yàn)證，并對(duì)其進(jìn)行了FPGA仿真。
　　在40nm CMOS工藝下，采用Synopsys公司Design Compiler工具對(duì)本文設(shè)計(jì)的關(guān)鍵外設(shè)進(jìn)行了邏輯綜合，其時(shí)序、面積和功耗都達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其中，UART的面積為30256.6，靜態(tài)功耗