PCIE交换芯片FPGA原型验证平台设计

摘要

随着集成电路的不断发展，芯片验证的难度不断增加。目前芯片验证阶段所耗费的时间占整个芯片设计周期的60％以上，所以如何提高验证的效率和全面性是当前芯片设计所面临的一个重大问题。传统的EDA仿真是目前常用的验证方法，但是却具有验证速度慢、验证不全面的缺点。FPGA原型验证不仅具有验证速度快、验证更全面的优点，而且可以模拟芯片实际的工作环境，得到的仿真结果更精确。对于PCIE交换芯片来说，大数据量的验证非常重要。但是传统的EDA仿真并不擅长大数据量的验证，所以单独的EDA仿真并不能满足PCIE交换芯片的验证需求。而FPGA原型验证却非常擅长大数据量的验证，所以在PCIE交换芯片的设计流程中，FPGA原型验证具有非常重要的作用。
　　本文研究了PCIE交换芯片的基本结构和相关协议的基本内容，包括PCI Express协议、JTAG协议以及AMBA AHB协议等。然后在介绍FPGA基本结构的基础上，综合考虑FPGA性能、成本以及项目需求，最终FPGA原型验证平台选择使用的FPGA型号是XC7VX485T。接着介绍了FPGA原型验证平台的总体结构，该FPGA原型验证平台主要由计算机主机、PCIE TU板、XJLINK JTAG控制器以及DUT板组成。然后介绍了PCIE TU板的主要结构和功能及其各组成部分的主要结构和功能。PCIE TU板主要由HCRU模块、AHB总线、RC模块、EP模块、PIPE-MUX模块以及GTX模块组成。PCIE TU板可以将测试向量转化成PCIE协议形式，完成对PCIE交换芯片交换功能的验证。在PCIE交换芯片的FPGA原型验证平台的逻辑设计完成之后，利用EDA工具，搭建了虚拟仿真验证平台，并对PCIE交换芯片的DUT进行了虚拟仿真验证。在FPGA的硬件平台完成之后，使用PCI Express协议分析仪对PCIE交换芯片的DUT进行了协议一致性验证。最终的虚拟仿真验证结果和PCI Express协议分析仪分析结果完全符合PCI Express协议和PCIE交换芯片手册的规定。这说明所设计的FPGA原型验证平台的逻辑设计是正确的。该FPGA原型验证平台可以完成PCIE交换芯片的原型验证任务。

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第一章 绪论

1.1 选题背景和选题意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题来源和论文章节安排

第二章 PCIE交换芯片和原型验证平台相关协议

2.1 PCIE交换芯片

2.2 PCI Express协议

2.3 JTAG协议

2.4 AMBA AHB总线协议

2.5 本章小结

第三章 FPGA原型验证平台设计

3.1 FPGA原型验证

3.2 FPGA原型验证平台总体架构

3.3 FPGA原型验证平台软件界面

3.4 地址空间划分

3.5 PCIE TU板逻辑设计

3.6 本章小结

第四章 虚拟仿真验证和PCI Express协议分析仪验证

4.1 仿真项列表

4.2 虚拟仿真验证

4.3 PCI Express协议分析仪验证

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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