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嵌入式SoC有效地降低了系统的功耗、体积和成本,提高了产品的性能价格比和竞争力,是当今嵌入式系统设计技术发展的主流。PCI总线是计算机中普遍使用的通用局部总线,嵌入式SoC中集成PCI控制器可以接入大量低成本、成熟的PCI设备,极大地扩展嵌入式系统的灵活性。本文基于龙芯嵌入式SoC平台,探讨了AHB-PCI桥接器IP软核的设计、验证及在性能方面的优化工作。
本研究从功能和结构的角度对AHB-PCI桥接器进行分析并完成了设计,采用多层次的验证流程和不同角度的验证结合的方法加速对AHB-PCI桥接器的验证,讨论了模块级随机验证、系统级仿真验证和FPGA平台验证;对引入桥接器后PCI外部设备DMA传输的性能瓶颈进行了分析,提出了基于贪心算法思想的桥接调度模型,在模型的基础上提出并实现了虚拟微片调度方法和短期缓存调度方法以优化PCI设备的DMA传输效率;基于龙芯嵌入式SoC平台搭建了仿真实验平台,数据表明采用虚拟微片调度和短期缓存调度方法的AHB-PCI桥接器以更少的硬件缓冲资源提供了更高的DMA传输性能。本文设计实现的AHB-PCI桥接器IP软核已成功交付,并在两款不同的龙芯嵌入式SoC中取得应用,均已流片成功。