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三端口Ethernet接口IP核的设计、验证方法研究及IAD专用SoC的研制

孙天亮

  本论文的研究内容来源于国家“909”工程单位深圳市中兴集成电路设计有限责任公司资助项目——“基于AHB总线的三端口Ethernet接口模块IP软核设计”。本论文主要围绕三端口Ethernet接口模块IP软核的设计及其验证方法开展研究与讨论。本文侧重于应用研究,研究对象包括: 1)交换结构;2)三端口Ethernet接口模块IP核的设计;3)三端口Ethernet接口模块IP核的功能验证方法;4)IAD专用SoC芯片的设计方法及结构。本文的主要研究工作及创新之处可概述如下:1. 提出了一种与VOIP应用相匹配的交换结构——OSMSFV交换结构,其原理非常简单,适用性也比较好。这种交换结构在满足VOIP所要求的交换容量、转发速率等要求的同时,降低了实现复杂性,从而使得最终的设计具备高效简洁的优点。2. 提出了三端口以太网接口模块IP核的整体设计方案;提出了以太网端口设计方案及以太网接收、发送部分的结构设计,专用DMA的结构设计;以微码设计方法实现的以太网状态机,具有设计周期短,调试难度低等优点。3. 控制及处理方法方面的创新包括:(1)制订了三端口以太网接口模块IP核对VLAN包和非VLAN包的路由规则。(2)接收队列伸缩缓冲流量控制方法、VLAN帧处理机制、优先级处理机制。(3)针对输入队列的仲裁选取提出了动态优先级控制技术。4. 针对三端口Ethernet接口模块IP核的功能验证方法的创新有:(1) 结合混合水平表及拟水平法将正交表试验设计方法引入到以太网状态机的验证方案中,有效地提高了验证效率。(2) 根据对端口状态图的理论分析提出了一种验证以太网状态机所有端口状态和状态转移的方法,该方法不受端口数目的影响,可大幅度缩小验证空间。5. 提出了一种IAD专用SoC芯片方案。该方案以AHB总线作为片上互连总线,便于各IP核的集成。根据IAD应用的要求确定的SoC芯片方案具有极强的针对性。三端口Ethernet接口模块IP软核已设计成功,设计成果通过了功能仿真测试和可综合性测试,并已集成在IAD专用SoC芯片ZCP310A中。同时,功能仿真测试表明本文提出的IAD专用SoC芯片方案是可行的。……   
[关键词]:知识产权核;交换结构;路由规则;微码设计方法;功能验证
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:电子科技大学2003年