基于FPGA的NoC硬件系统设计

摘 要： 设计了基于FPGA的片上网络系统硬件平台。系统由大容量的FPGA、存储器、高速A/D与D/A、通信接口和一个扩展的ARM９系统组成。完成了集高速数字信号处理、视频编解码和网络传输功能与一体的多核系统设计。针对典型的3×3 2D Mesh结构的NoC系统应用进行了探讨，阐述了NoC系统设计过程中的关键技术，并使用SigXplorer软件对系统的信号完整性解决方案进行了PCB的反射与串扰仿真。
关键词: 片上网络；信号完整性；验证平台；片上端接

IC制造技术的发展推动着芯片向更高集成度方向前进，从而能够将整个系统设计到单个芯片中构成片上系统SoC（System on Chip）。SoC采用全局同步型共享总线通信结构。这类系统由于挂在总线上的设备在通信时对总线的独占性以及单一系统总线对同步时钟的要求，使得在片上IP核越来越多的芯片中，不可避免地存在通信效率低下、全局同步时钟开销大等问题。
片上网络NoC(Network on Chip)的提出有效地解决了上述问题。该系统借鉴了计算机网络中分组交换的通信方法，可以根据应用灵活地采用多种网络拓扑结构互连片上IP核[1]。各IP核间有多条链路可以进行并行通信，由FIFO跨接处于异步时钟域中的IP核，实现全局异部局部同步时钟系统。具有可扩展性好、低互连功耗和低延迟等特点。
然而目前NoC还处于研究阶段，国内许多科研机构和院校围绕着网络拓扑结构、映射算法、路由算法、测试方法、路由节点的设计等展开研究[2]。各种基础理论的验证通常依赖于软件