智能电池系统的SMBus总线控制器设计与验证

摘要

SMBus是智能电池系统中主机、智能电池充电器、智能选择器、智能电池及外设之间的互连接口。由于其面积小、接口信号少、成本低、速度快、兼容性好，在各种SoC产品中采用。采用SMBus标准的接口设计已经成为相关项目开发尤其是PC机智能电池系统开发的优先选择。
　　本文按照智能电池系统功能需求及SMBus规范，采用自顶向下的集成电路设计方法，将SMBus总线控制器细化为若干功能模块，运用硬件描述语言Verilog进行RTL级功能描述，完成了智能电池系统中SMBus总线控制器的设计。通过架构基于总线功能模型的验证平台，完成了SMBus控制器的功能验证。并且使用Synopsys公司的逻辑综合工具DesignCompiler对该IP核进行逻辑综合，最后完成了时序仿真，时序完全满足需求。
　　本设计严格按照SMBus2.0标准，具备广播、时钟同步、仲裁、超时及中断处理等功能。为了增强其复用性，该控制器还实现了符合I2C协议快速通信模式的功能。验证平台具有较好的可重用性，验证过程中使用脚本程序提高了验证的自动化程度。设计经逻辑综合得到：总面积小于0.05mm2，最高工作频率超过125MHz,动态功耗0.0137mW/MHz。
　　本论文最终完成了智能电池系统中SMBus控制器的设计与验证，逻辑综合和时序仿真结果表明：该设计具有良好的性能，为其后续开发奠定了基础，为进行SMBus相关产品开发提供了有力参考。

目录

智能电池系统的SMBus总线控制器设计与验证

THE DESIGN AND VERIFICATION OF SMBUS CONTROLLER BASED ON SMART BATTERY

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题背景与来源

1.2 国内外相关领域的研究进展

1.2.1 智能电池技术概述

1.2.2 SMBus总线及发展

1.2.3 SMBus控制器实现方法概述

1.3 课题研究内容及论文安排

第2章 SMBus简介

2.1 SMBus基本特征

2.2 SMBus与I2C的区别

2.3 SMBus应用

2.4 本章小结

第3章 SMBus控制器的设计

3.1 SMBus控制器顶层接口设计

3.2 功能寄存器设计

3.3 SMBus顶层模块设计

3.4 子模块设计

3.5 本章小结

第4章 SMBus控制器的验证及综合

4.1 验证方法及工具

4.2 验证平台架构及实现

4.3 验证流程

4.4 逻辑综合

4.5 验证结果分析

4.6 本章小节

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢