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有线数字电视信道接收芯片的实现研究

【摘要】: “数字电视”将取代模拟电视成为新兴的信息产业之一,将掀起新的经济浪潮。发达国家对数字电视的研究已有多年,并已形成了多个标准体系。无论从市场角度的保护还是从产业经济利益的保护来看,加速制定我国自己的国家数字电视标准是非常必要的,在标准推出的同时能够配套设计和生产出自己的核心芯片又尤其重要。 本文主要针对我们提出的数字电视传输方案电缆模式下的信道接收芯片的设计和实现进行了研究。芯片设计涉及的内容是很广泛的,但本文主要从该芯片算法原理、实现结构和设计方法等方面进行分析和研究:从信道接收芯片各个主要模块的原理和算法分析入手,提出系统的实现结构和采用软硬件协同设计的策略,然后对芯片可测试性设计进行了分析,最后对整个芯片设计的验证策略做了深入的研究。该芯片采用0.18um工艺并一次流片成功,在2002年杭州西博会上进行了成功的演示,这也证明了本文提出的研究方法的可行性和有效性。该芯片是目前我国自主设计开发并拥有完全自主知识产权的集成规模最大的系统级专用芯片之一,整体性能已达到国际先进水平。 第一章,在对数字电视相关的背景知识的讲述基础上,首先列举了当前已有的数字电视传输标准及其相关主要参数,并对我们提出的数字电视广播系统传输方案进行了简要介绍。然后对集成电路的设计方法进行了简单的分析,这是对芯片实现做进一步研究的基础。 第二章,首先讲述VSB的调制原理,然后针对我们提出的数字电视传输方案下的有线信道接收芯片的各个主要功能模块的实现原理和采用的算法进行了较详细的叙述和较深入的分析,这些算法在本芯片中得到了成功的应用。 第三章,基于层次化的结构设计流程,对本信道接收芯片从系统性能的定型到芯片总体结构的实现进行分析,提出了系统划分的方法及其结果,划分后的系统结构具有各个模块数据的处理相互比较独立、便于集中控制以及各个模块间接口简单且相似等特点。然后对系统的结构进一步的优化:数据处理模块带有正常与测试的两组数据端口,基于总线的管理控制方式,I2C总线接口的芯片可配置设计,采用简化EMCU的嵌入式系统。经过这些结构优化的设计后,提高了整个系统结构的合理性、可扩展性、灵活性以及可维护性等等。本章还针对一般系统基于软硬件协同设计的方法策略和关键技术进行了讨论,在此基础上对本芯片结合软硬件协同设计的方法进行了分析,提出了相应的软硬件模型和设计流程。最后以RS译码器的实现为例来具体说明基于ASIP的软硬件协同设计的主要过程,也对ASIP的构造和应用进行了分析。 第四章,在对本芯片的基于标准单元EDA设计流程进行了简要说明基础上,对本芯片采用的可测试性设计进行了详细的分析和说明,本芯片中有机结合了多种可测试性设计技术:基于全扫描的方式、BIST测试技术、边界扫描技术,保证了很高的测试故障覆盖率。本章还提出了系统在整个EDA设计流程中的设计验证策略方法:模块级的模拟(包括布线后的模拟)全部采用事件驱动式的软件模拟工具来验证,各大模块的联合模拟及整个芯片的功能验证(寄存器传输级与门级)使用基于周期的模拟工具和硬件仿真器;对于采用Top-Down的设计方法得到的门级网表使用专门的静态时序分析工具来进行时序分析以及采用形式验证来保证正确的功能。本章还通过搭建一个灵活、便捷、完善的测试平台来加快整个验证进程。正是因为如此严密的验证体系加上相应的先进EDA工具的辅助,使得芯片的设计在保证设计日程下得到了充分验证,最后使本信道芯片得以一次流片成功。 最后是全文总结和工作展望。

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