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集成电路的发展已进入系统芯片(SOC)时代,将整个嵌入式系统集成在单一芯片上已成为现实。开发自主版权的嵌入式系统SOC芯片,对于提高产品的性能和可靠性,提高国产工控系统产品的持续研发能力,具有重要意义。 本论文的研究内容是西北工业大学航空微电子中心所承担的国家“十·五”预研项目(项目编号41308010307)的一部分,完成了PC104工控系统SOC芯片“龙腾S1”中存储子系统的分析、设计和验证。“龙腾S1”已经采用0.18μm工艺完成后端设计,设计频率66MHz,最高运行频率80MHz,芯片面积<25mm2,平均功耗为1.7W(66MHz),预计将在2005年2月进行ASIC流片。 本论文的主要研究工作包括: 1、对“龙腾S1”的存储子系统进行了系统的分析,确定了存储子系统的结构。 2、“龙腾S1”的存储子系统设计与实现。包括SDRAM控制器,时序优化的快速DMA控制器和82C54定时/计数器的设计与实现。 3、分别在模块级,子系统级和系统级三个层次上对“龙腾S1”的存储子系统的三个子模块SDRAM控制器,DMA控制器和82C54定时/计数器进行了仿真验证,完成了SDRAM控制器的单板级FPGA验证。 4、设计了8M“龙腾S1”和66MSDRAM之间的转换接口,用于实现“龙腾S1”的FPGA验证系统。基于该平台实现的“龙腾S1”系统,可以运行DOS操作系统及DOS下的应用程序。 5、为了在将来实现片内的硬件电子盘接口,进一步增强龙腾S系列的功能,如数据加密,数据的检错与纠错等。本文还对电子盘的工作原理,驱动程序,负载平衡策略和数据清理策略做了探索性研究。 本课题紧密结合国防“十·五”预研课题,研究成果为高性能系统级工控平台的设计提供了方法和思路。