基于AXI协议的SOPC总线矩阵设计

摘要

总线矩阵基于AXI协议设计，主要用于SOPC芯片内互联，是SOPC芯片集成各个模块之间的桥梁，在SOPC芯片设计中起着重要的作用。SOPC芯片内部集成了可编程逻辑、处理器以及其他常用的外设，总线矩阵设计不仅要考虑处理器与外设之间的互联，也需要重点研究可编程逻辑与处理器之间的互联关系以及可编程逻辑部分的可扩展性问题。
　　本论文首先阐述了总线矩阵设计的研究背景和研究意义以及国内外发展现状。然后对总线矩阵设计中采用的关键技术路线进行了介绍，对SOPC技术进行了概述，重点对AXI协议进行了分析说明，介绍了几种常用的总线矩阵架构，对他们在不同场景下的适用性进行了对比。
　　本论文的总线矩阵采用点对点与共享型混合的架构进行设计，针对AXI协议中的各个通道，设计不同的DECODER模块和ARIBTER模块。总线仲裁采用的是固定优先级和循环优先级相结合的算法设计。此外，本论文对于 AXI协议与AHB/APB协议之间的转换模块也进行了分析设计，这样可以充分复用现有的 IP核，提高了总线矩阵设计的灵活性。
　　总线矩阵设计仿真时采用了基于VIP组件的仿真平台和基于C语言的仿真平台，两个平台在仿真分析时各有侧重，基于VIP组件的仿真平台侧重于对总线矩阵的功能进行测试，而基于C语言的仿真平台侧重于对芯片互联和性能的测试。对总线矩阵设计的关键模块进行了仿真测试，并对总线矩阵的性能做了分析。
　　最后，总线矩阵与其他模块集成后，基于SMIC65nm进行逻辑综合和后端设计。本论文对后端设计以及SOPC芯片制造完成后的基础应用进行了研究。

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第一章 绪 论

1.1 课题背景和研究意义

1.2 国内外发展现状

1.3 主要工作和文章结构

第二章 总线矩阵设计的关键技术

2.1 SOPC技术介绍

2.2 AMBA AXI协议介绍

2.3 常用总线矩阵架构

2.4 本章小结

第三章 总线矩阵需求分析及总体设计

3.1 总线矩阵需求分析

3.2 总线矩阵总体设计

3.3 本章小结

第四章 总线矩阵关键模块设计

4.1 DECODER模块设计

4.2 ARBITER模块设计

4.3 AXI2AHB模块设计

4.4 AHB2AXI模块设计

4.5 AXI2APB模块设计

4.6 本章小结

第五章 总线矩阵设计仿真分析

5.1 总线矩阵仿真介绍

5.2 总线矩阵仿真结果分析

5.3 总线矩阵性能分析

5.4 本章小节

第六章 后端设计及SOPC芯片应用

6.1 总线矩阵逻辑综合

6.2 SOPC芯片后端设计

6.3 SOPC芯片应用

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 工作总结

7.2 不足与展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果