基于高端路由系統(tǒng)中邏輯控制ASIC芯片的研究.pdf

1、本文分析了高端交換式路由的發(fā)展現(xiàn)狀和基本實現(xiàn)方法,根據(jù)高端交換式路由器的設(shè)計要求、結(jié)構(gòu)功能,制定了交換路由系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)格,確定了基于NP架構(gòu)的路由系統(tǒng)原理架構(gòu),選用大容量的FPGASpartan3芯片進行系統(tǒng)各個邏輯功能模塊的初步劃分,按照ASIC的設(shè)計流程對系統(tǒng)的邏輯控制進行設(shè)計評估,需求分析,詳細設(shè)計代碼編程,功能仿真,靜態(tài)時序仿真,約束和配置,系統(tǒng)功能驗證,placement和layout,最終完成了系統(tǒng)的設(shè)計。
　　 在

2、系統(tǒng)邏輯的實現(xiàn)上,本文采用自上而下的設(shè)計方法,采用系統(tǒng)邏輯模塊化設(shè)計的思想將系統(tǒng)邏輯劃分為15個邏輯模塊,歸納和總結(jié)了每個邏輯模塊設(shè)計的原理,在邏輯設(shè)計實現(xiàn)過程中發(fā)揮了創(chuàng)新性和靈活性,主要體現(xiàn)在采用FPGA擴展CPU寄存器的思路來實現(xiàn)對多個系統(tǒng)器件的控制,如對5個風扇速度的控制,利用風扇的轉(zhuǎn)速輸出波形的不同讀取風扇的速度,并根據(jù)風扇供電的不同控制風扇轉(zhuǎn)速的方法,可以做到對風扇速度的精確控制。對6個在板溫度測試元件的管理,把FPGA內(nèi)部寄

3、存器作為CPU的一個存儲單元,可以通過類似于flash的操作,對寄存器進行讀寫,定制了特殊的寄存器空間,用于存放當前的溫度,在系統(tǒng)應(yīng)用軟件上可以顯示系統(tǒng)的內(nèi)部溫度,并設(shè)置4級溫度的告警范圍,使系統(tǒng)運行更加安全可靠。在對DPM的控制邏輯中,精確電源管理的思想被引入到了高端交換路由系統(tǒng)中,使得高端路由對板上電源輸出可以實時的控制和管理,可以實時的顯示每個電源轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓,輸出電流,可以自動檢測輸出電壓的文波,并可以在線調(diào)整和改變輸出的

4、電壓和文波,同時可以設(shè)定輸出電壓和電流的限制范圍,若超出范圍可以告警提示和自動的關(guān)閉系統(tǒng)進行保護。系統(tǒng)中的雙電源備份供電是電源電路部分和對應(yīng)的系統(tǒng)邏輯的創(chuàng)新之處,它的實現(xiàn)是用FPGA邏輯檢測結(jié)果來區(qū)分和顯示電源的供電情況,使系統(tǒng)對電源供電狀態(tài)一目了然,并使得系統(tǒng)能夠滿足穩(wěn)定的供電,做到既可以兩個電源模塊同時供電,又可以單獨供電,減少系統(tǒng)因電源故障帶來的損失和風險。
　　 本文全面的使用業(yè)界FPGA設(shè)計原則,分別從面積與速度折衷原

5、則,硬件原則,系統(tǒng)原則,同步原則,來設(shè)計邏輯代碼,同時采用大規(guī)模集成電路IP核復(fù)用的原則,特別的體現(xiàn)在DMP,SFP,XFP等邏輯模塊對IIC擴展邏輯的復(fù)用上,定制這些模塊共用的功能模塊,縮短了整個系統(tǒng)的研發(fā)周期,減少了測試驗證的開銷。
　　 本文在進行系統(tǒng)約束設(shè)計時,從系統(tǒng)整體性能出發(fā),考慮了時序約束,布局約束,分組約束,布線約束,綜合約束,初始約束等,極大的提高了系統(tǒng)邏輯的性能。
　　 本文在設(shè)計驗證采用了邏輯時序仿

6、真和靜態(tài)時序驗證的方法,分析速度比較快,而且它會對所有可能的路徑都進行檢查,特別是關(guān)鍵路徑的進行的仿真和驗證,更能使系統(tǒng)邏輯穩(wěn)定和健壯。在設(shè)計調(diào)整過程中采用了形式驗證的方法,通過比較兩個設(shè)計在邏輯功能是否等同的方法來驗證電路的功能,不僅提高了驗證的速度,可以在相當大的程度上縮短數(shù)字設(shè)計的周期,全面地檢查了電路的功能。
　　 最后在設(shè)計完成的系統(tǒng)上,采用了與實際應(yīng)用環(huán)境一致的系統(tǒng)測試驗證的方法,確保了系統(tǒng)邏輯設(shè)計的正確性和可加工制