【摘 要】
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数字集成电路是目前集成电路研究的一个重要方向。而芯片的数字控制模块更是作为一个桥梁,肩负了与片外芯片的通信,保证内部模拟模块正常工作的重大责任。因此,数字控制模块的研究不仅具有工业应用价值,也有助于个人深化对集成电路系统设计的理解。随着超大规模集成电路(Very Large Scale Integration Circuit,VLSI)工艺技术的发展,片上系统(System on chip,SoC
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数字集成电路是目前集成电路研究的一个重要方向。而芯片的数字控制模块更是作为一个桥梁,肩负了与片外芯片的通信,保证内部模拟模块正常工作的重大责任。因此,数字控制模块的研究不仅具有工业应用价值,也有助于个人深化对集成电路系统设计的理解。随着超大规模集成电路(Very Large Scale Integration Circuit,VLSI)工艺技术的发展,片上系统(System on chip,SoC)的发展已经成为一种趋势。同时,SoC已经广泛应用于现代生活的各个领域。为了满足用户希望产品可以和多个设备通信的需求,许多SoC芯片支持串型外设接口(Serial Peripheral Interface,SPI)、通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receive/Transmitte,UART)、通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)、内置集成电路(Inter Integrated Circuit,I~2C)等多种接口。其中SPI和UART以其各自特有的特点被广泛应用。本设计采用0.13μm BiCMOS工艺,设计并实现一种基于SPI和UART协议的数字控制模块,使得微控制单元(Microcontroller Unit,MCU)能通过SPI和UART接口与光通信模块通信,从而对光通信模块中的时钟数据恢复(Clock Data Recovery,CDR)、自动增益控制(Automatic Gain Control,AGC)、均衡器(Equalizer,EQ)等模块进行配置,使之能够正常工作。本设计按照标准数字集成电路设计流程进行设计,包括Verilog代码编写、功能验证、逻辑综合、版图规划、自动布局布线、静态时序分析、Verilog后仿真等过程。本文同时介绍了基于SystemVerilog验证平台的搭建,以及如何进行功能覆盖率分析。验证结果表明,该数字模块既可以正确接收来自MCU的数据,也可以正确给MCU发送数据,功能覆盖率达到了百分之百,实现了模块间的双向通信,同时能够正确地对光通信模块进行数位控制,满足设计要求。
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