基于System Generator的Rife算法的FPGA实现

在FPGA平台上应用System Generator工具实现了高精度频率估计Rife算法。不同于传统的基于HDL代码和IP核的设计方法,采用System Generator工具可以使复杂算法在FPGA中更快、更准确地实现。给出了Rife算法的描述和实现结构框图,并在System Generator和ISE环境中进行了仿真,验证了设计的正确性。     

基于FPGA的OFDM基带软硬件联合验证平台的设计

针对OFDM基带系统的软件仿真和硬件验证,提出并设计了一种基于FPGA的OFDM基带系统软硬件联合验证方案。在该方案中,基带系统由上位机的软件基带部分和FPGA的硬件基带部分组成。两者之间的数据连接由基于以太网的UDP协议实现,从而在验证平台上实现了完整的基带系统。应用实例表明,在所提出的基带系统验证平台中,软件仿真可以运行于实际信道,硬件验证的结果可以得到灵活的实时处理。因此该平台为基带系统的设计提供了从算法研究到硬件实现的统一测试环境,有效提高了设计效率。     

基于FPGA的AVS帧内预测的研究与设计

本文通过对AVS视频标准中帧内预测算法的研究,提出了一种新的基于FPGA的AVS解码器帧内预测模块的设计方案。文中设计的通用运算单元,提高了硬件资源的可重构性,降低了帧内预测的计算复杂度。设计中采取有效的控制逻辑,对复杂的plane模式进行预处理,提高了预测速度。上述设计已通过RTL级综合及仿真,并在结合AVS参考模型RM52j和ver-ilog语言的DPI接口建立的验证平台上,验证了该模块功能的正确性。     

基于Handel-C的软硬件协同验证方法

针对数字集成电路中传统IP验证方法效率不高的问题,提出了一种新的IP验证方法。该方法以OpenGL-ES中坐标变换算法为例,利用Handel-C对其进行建模并用FPGA实现。最后与软件测试平台进行了协同验证。验证结果表明,对复杂的验证模块而言,该方法和传统的Modelsim仿真对比,在速度上具有明显的优势。     

基于UVM和Matlab搭建的DVB-S编码调制系统验证平台

提出了一种用于测试一个DVB-S编码调制系统的功能验证平台。该平台使用高级验证方法学(Universal Verification Methodology,UVM)搭建了验证平台的主要结构,并在验证平台中使用外接Matlab作为复杂数字信号处理的参考模型。介绍了功能验证平台的主要结构和组件的设计,详细介绍了UVM通过直接编程接口(Direct Programming Interface,DPI)以C++为桥梁与Matlab连接的设计方法。通过实际仿真验证比较,使用这种方法搭建的联合平台比纯硬件语言Verilog语言搭建的仿真验证平台在验证时间上缩短了近50%,避免了对复杂信号处理验证模型的硬件语言设计,提高了针对复杂信号处理系统验证平台的搭建效率。     

主动噪声控制平台的FPGA实现

基于FPGA搭建了针对汽车的主动噪声控制平台,此平台可以正确实时地采集汽车的转速、振动加速度以及噪声,同时为相关的降噪算法实现提供了硬件平台。与传统的基于串行处理的采集系统相比,该平台可以严格地保证多路信号的时间同步性,同时其可扩展性可以让使用者方便地根据自己所需要的功能来增加通道数目,无需增加额外的处理器。FPGA的可编程性可以保证降噪算法的充分验证与设计。整个平台的搭建为主动降噪的继续研究提供了有力的基础。     

基于DPI-C的脉动阵列模块验证平台

针对卷积神经网络加速器中有关于脉动阵列模块的验证,提出并实现了一种基于直接编程接口C（DPI-C,Direct Programming Interface C）程序的验证平台,采用内嵌DPI-C程序并利用通用验证方法学（UVM,Universal Verification Methodology）满足脉动阵列模块中的浮点数乘加运算的验证需求。实验利用了SystemVerilog中的DPI接口技术,在验证平台中实现对C或C++代码的调用,通过编写C函数来实现复杂的参考模型,浮点数乘加运算便是利用C代码编写的。验证平台的整体结构是根据UVM来设计的,其中包括激励的设计、参考模型的编写、数据校对等组件,整个验证平台高效、简洁。此平台已经应用于人工智能芯片的验证工作中,编写的测试用例可以对脉动阵列进行充分验证,覆盖率达到了100%。验证平台可以保证脉动阵列验证的全面性、高效性并且调试纠错简单方便,同时还实现了UVM环境和测试用例的重用。     

一种基于FPGA的I~2C总线控制器的设计

设计了一种I2C总线接口控制器,该控制器具备协议层处理功能,可以实现对基于I2C总线协议的AT24系列存储器的控制。在FPGA平台下利用VHDL硬件编程技术实现了该设计,进行了功能仿真,并在实验板上完成了验证。     

基于FPGA的云闪时差定位同源脉冲匹配算法实现

针对甚高频(VHF)云闪时差法雷电定位同源脉冲匹配难点,提出了用FPGA实现相关性判断的同源脉冲算法设计思路。为提升系统性能、适应云闪甚高频信号的处理需求,采用了改进的算法并用实测数据在MATLAB、FPGA上对算法进行验证,设计完成了云闪波形同源脉冲匹配算法在FPGA上的实现。系统通过了Modelsim的仿真验证并在DE2平台上完成了硬件测试。设计共消耗了3 499个逻辑单元,最高处理速度可达98.07 MHz,满足了实际应用的要求。     

基于Impulse—C的可重构编程技术研究

可重构计算的研究使用高度灵活的计算结构进行高性能计算。近年来采用FPGA器件来创建可重计算平台的研究大量出现。基于高级语言的FPGA编程技术可以让软件工程师摆脱硬件的干扰,致力于算法的实现。Impulse C语言工具集就是一种对软硬件划分和软硬件过程协同设计的相对简单的、基于C语言的方法,它与高效的基于FPGA的硬件编译器相结合,形成了一种完整的混合处理器和FPGA实现的方法。这些工具极大地简化了可重构部件的设计过程,但是在高效性和电路优化等方面跟手工设计仍有差距。     

AS5643协议处理FPGA的仿真验证

现代FPGA设计中,仿真验证是证明FPGA设计能正确实现其功能的过程,是保证FPGA设计质量的有效手段之一。文中在分析AS5643协议的基础上,搭建了有效可靠的虚拟验证平台,重点研究了虚拟验证平台的构建方法,并开发相应的功能模型和测试用例。通过把这些功能模型挂接在FPGA的外部接口上,将初始化信息写入到相应的寄存器和配置DPRAM中,达到模拟FPGA的工作过程来进行各项测试工作。该验证平台适用于AS5643协议处理专用FPGA,验证方法提高了验证效率,缩短了整个设计验证周期。     

一种1750A指令集仿真软核设计与验证

MIL-STD-1750A指令集是星载弹载计算机常用指令集之一,为实现该类指令集CPU+FPGA的通用性验证,实现安全性、强度、单粒子翻转等异常测试,满足测试覆盖率要求,保证星载弹载计算机系统可靠性,提出了一种CPU+FPGA的仿真模型搭建方法,利用如中断和故障处理机制的实现、浮点运算单元设计方式、异常注入机制设计以及图形控制界面等关键技术,实现了一种精简1750A仿真软核。实验证明,利用该仿真软核设计的CPU+FPGA的仿真模型平台,可极大提高1750系列CPU相关接口的FPGA产品的验证效率和可靠性,也为后续星载弹载软件的测试提供了一套故障注入方便、故障定位清晰的测试平台。     

基于反馈约束的SRAM接口时序分析方法

FPGA验证作为保证FPGA产品功能和可靠性的重要手段已经备受关注。对接口芯片时序的验证通常通过布局布线后仿真来进行,但布局布线后仿真需要耗费大量的时间。本文介绍了一种基于反馈的SRAM接口时序验证的方法,将FPGA输入输出连接成一个回路,验证结果表明,与动态仿真验证相比,该种静态时序验证方法可以较早、快速、精确定位FPGA接口时序设计存在的问题。缩短了验证时间,提高了验证效率、准确性和覆盖率。     

可进化芯片的FPGA接口设计与实现

针对FPGA IP核在可进化可编程系统芯片(SoPC)中嵌入时存在FPGA IP核端口时序控制和位流下载的问题,实现一种适用于可进化SoPC芯片的FPGA接口。该FPGA接口使用异步FIFO、双口RAM的结构和可扩展的读/写命令传输方式来实现FPGA IP核与系统的异步通信。嵌入式CPU可以通过FPGA接口实现FPGA IP核的片内位流配置。FPGA接口中的硬件随机数发生器实现进化算法的硬件加速。使用自动验证平台与FPGA原型验证平台对FPGA接口进行验证来实现验证的收敛。测试结果表明,FPGA接口成功实现了嵌入式CPU与FPGA IP核的通信,完成芯片内的进化。     

基于知识图谱的航空发动机PHM仿真验证平台设计

针对航空发动机PHM系统功能、性能验证要求高、验证内容多、验证业务复杂等实际问题,分析了国外先进航空发动机PHM系统开发验证情况及经验,提出了一种基于知识图谱技术的PHM仿真验证平台设计方法。该方法利用了知识图谱在具有的半结构化、高效性、直观等特点,实现了发动机PHM验证涉及到的故障模式、故障特征、算法模型及专家知识等大量信息知识的有效组织与管理。在此基础上,进一步面向发动机PHM验证数据量大、计算需求高等需求,采用大数据、数据挖掘、机器学习、云服务等技术,搭建了基于知识图谱的航空发动机PHM仿真验证平台,实现了数据挖掘与信息提取、专家知识获取、多层级融合诊断智能导向型推理等应用。最后,以某型发动机为对象,介绍了发动机PHM仿真验证情况。经实际验证结果分析,该文提出的PHM仿真验证平台能够有效解决航空发动机PHM系统可验证的历史故障样本少、验证功能单一等问题。     

星载计算机软硬件协同验证技术的研究

在星载计算机LYRA的设计和验证过程中,采用System Verilog的DPI建立了完整的、低成本的、高效的SOC系统软硬件协同验证的系统仿真平台;利用这种技术使得可以在实际硬件可用前进行C/C++代码的开发和测试,同时又可以利用真实的软件对硬件进行验证;在早期软硬件可以公用测试平台进行并行开发,不仅大大减少软硬件开发的重复工作,加快了验证速度,还能对软硬件之间的边角情况进行完整的验证;验证方法已经成功的应用于星载计算机LYRA的开发中,取得了良好的效果。     

一种多核处理器直连接口QoS的设计与验证

多核处理器直接互连构建多路并行系统,一直是提高高性能计算机并行性的主要方式。主要研究多核处理器直连接口的QoS设计,通过直连接口完成跨芯片的Cache一致性报文有效、可靠传输,实现共享主存的SMP系统。详细阐述了直连接口各个协议层的QoS设计的关键技术,基于UVM方法学构建了可重用验证平台,模拟验证了QoS设计的正确性,移植到FPGA原型验证平台,顺利通过了测试。深入研究和实现处理器芯片直连技术,是提升高性能多路服务器的主流方向,具有良好的应用和研究前景。     

MATLAB在FPGA设计中的运用

在目前的FPGA设计工具中，功能验证普遍依赖手工输入测试向量，观测输出波形图这种方法。但在FPAG实现复杂算法时，这种验证方式有很大的局限性。首先，随机测试向量的创建不再是一个简单random()函数的调用，并且这些建立起的测试向量并不容易满足理想的激励模式；其次，众多接点波形逻辑关系的分析更加复杂，不适合在波形图上直接分析；最后，仅仅凭借波形图，设计者很难有效地评估各个电路参数对性能的影响。该文在分析这种局限性的基础上，提出在FPAG的功能验证阶段引入MATLAB，构筑一个能解决复杂算法FPGA实现的功能验证平台，并以MPEG-4区块匹配运动估计算法为例，对该方法进行详细的阐述。