一种基于AMBA总线的Java SoC

摘要

随着Java语言在嵌入式领域中的广泛应用，Java专用处理器凭借执行速度快、内存消耗小的优势备受系统开发者的青睐。然而现有的Java处理器，往往只关注内部结构的优化和性能的提高，忽略了嵌入式系统的应用要求，不支持多种外围设备，尚未真正实现Java语言的跨平台特性。 针对上述问题，在详细分析了开源Java处理器JOP的结构和运行过程的基础上，本文提出了更适合嵌入式系统应用的Java SoC设计方案。它采用JOP核作为中央处理器，利用AMBA片上总线技术集成各种存储器和外设接口，功能十分强大，应用范围广阔。 与其它Java处理器相比，本文设计的Java SoC具有以下创新之处：它采用双层AHB+APB总线架构，在保证总线速度的同时，减少了功耗，提高了系统性能；它对存储器和外设进行统一编址，减少2条外设访问微码指令，简化了硬件电路结构；它提出了微码表动态载入技术，能够在系统复位后将包含引导代码和微码子程序等信息的微码表，从片外动态载入到处理器核中，避免软件固化，方便系统升级；它实现了动态类装载技术，在目标板上运行类装载器，动态载入Java类文件，真正实现Java语言的平台独立性。 系统仿真和FPGA原型板验证结果均表明，Java SoC的设计具有可行性和正确性，可以交付后端设计、准备流片。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 引言

1.1研究背景及意义

1.2论文选题及贡献

1.3论文结构

第2章 SoC及AMBA片上总线概述

2.1 SoC概述

2.2 AMBA总线规范

第3章JOP微处理器分析

3.1 JOP微处理器架构

3.2微码指令系统

3.3处理器流水结构

3.4中断处理

3.5堆栈结构

3.6 JOP系统运行过程

3.7 JOP的不足之处

第4章Java SoC系统总体设计

4.1系统设计总体目标

4.2提出的硬件平台结构

4.3 Java SoC系统运行过程

第5章Java SoC硬件设计

5.1修改JOP核

5.2初始化模块

5.3 AMBA总线IP核

5.4存储器控制器

5.5外围设备设计

第6章系统验证

6.1 Java SoC验证策略

6.2仿真验证

6.3 FPGA原型验证

第7章 总结与展望

7.1小结与体会

7.2后续工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果

致谢