PCI(Peripheral Component Interconnect)總線以其高性能、低成本、開放性、獨立于處理器、軟件透明等眾多優點成為當今最流行的計算機局部總線。在嵌入式系統領域中,許多IP都是基于PCI總線設計的。本文闡述一種以ARM9作為CPU的嵌入式系統的PCI北橋設計與驗證。 首先介紹基于ARM的嵌入式系統結構,并深入研究PCI2.2總線行為規范。在此基礎上提出一種基于ARM處理器的PCI總線北橋的設計方案,整個設計主要分為主設備接口模塊,目標設備接口模塊,配置寄存器模塊和集成總線仲裁器三大部分。對于主設備接口模塊和目標設備接口模塊,論文主要從數據通路和控制路徑的實現兩方面進行闡述。對于集成的總線仲裁器,設計采用兩優先級的循環優先算法,通過一組設備編號寄存器實現了PCI總線上的仲裁,此外,論文對跨時鐘域的信號同步和PCI配置寄存器也作了較為詳細的描述,最終采用自頂向下的方法實現了整個設計。 在驗證部分,引入了基于平臺的驗證思路,通過搭建驗證平臺,可以高效地實現驗證。論文重點討論了驗證平臺的搭建和行為模型的建立,并介紹了一種命令總線,通過打包各個驗證點控制驗證流程。此外,為提高驗證的自動化程度,論文對驗證所使用的腳本也進行了描述。通過此驗證平臺和腳本,提高了整個驗證系統的可移植性和可重用性。 論文最終完成了PCI北橋的RTL級的功能描述,并使用仿真軟件完成對設計的仿真驗證。設計通過驗證并成功實現在基于ARM的集成處理器,達到預定的功能設計要求,并具有良好的性能,最后對后續開發進行了探討。
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