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近年来,集成电路技术迅速发展,芯片的规模和设计的复杂度不断增加,市场的竞争程度也日趋激烈,产品投放时间越来越短,这些因素对设计者和设计工具都提出了更新更高的要求。因此集成电路向系统级芯片的转变不仅仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术发展的必然产物和结果。传统的设计方法,如基于时序的设计,基于模块的设计都已经不能满足系统级芯片的设计要求,因此很多新的设计方法如基于平台的设计成为新的研究热点。
本文的研究内容是以欧洲航天局(ESA)主持开发的开放性32位LEON2处理器为核心,以研究应用于信息安全方面的SOC设计平台为切入点,将基于平台设计的技术和理念贯穿于整个的内容组织之中,完成了以下工作。
1.本文给出了一种信息安全SOC平台的设计方法。该平台采用了LEON2处理器核和AMBA2.0片上总线,集成了DES,3DES,AES等加密算法IP,构建了一种新颖的信息安全SOC平台架构。
2.本文完成了32位LEON2嵌入式处理器核在FPGA上的实现。同时采用Dhrystone基准测试程序评估了LEON2,OpenRISC1200和NiosⅡ的性能。结果表明:LEON2的性能最高,可达0.82DMIPS/MHz。
3.本文在ASIC的0.18μmCMOS工艺库下,对LEON2进行了仿真和综合。结果表明:整个设计的面积为15万门,频率可达160MHz。
4.本文采用Top-Down的设计方法,设计完成了AMBA2.0总线IP核。同时本文还对比研究了AMBA,CoreConnect和WISHBONE等各类总线的特点以及它们适用的设计类型。
5.本文用TCL语言设计了SOC平台的GUI开发环境,实现了包括LEON2处理器核的配置,SOC平台的配置以及DES,3DES和AES等加密算法核的选择等多种功能。