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.soc实验报告 一、实验目的 1、 了解soc系统的结构和基本内容； 2、 了解fpga基本工作原理和内容； 3、 了解fpga的基本开发过程 4、 学会使用xilinx ise软件进行设计、仿真、综合、下载调试； 5、 熟悉fpga设计实验的软硬件环境，加深对polestar实验版的认识，为后面的实验 的学习做好准备。 二、实验设备 pc主机、xilinx ise开发软件、polestar实验平台 三、实验原理 1、 soc 嵌入式soc：是指在嵌入式系统中广泛应用的，有专门应用范围的soc芯片，是在单个芯片上集成一个完整的系统，对所有或部分必要的电子电路进行包分组的技术。所谓完整的系统一般包括中央处理器、存储器、以及外围电路等。具体地说, soc设计的关键技术主要包括总线架构技术、ip核可复用技术、软硬件协同设计技术、soc验证技术、可测性设计技术、低功耗设计技术、超深亚微米电路实现技术等,此外还要做嵌入式软件移植、开发研究,是一门跨学科的新兴研究领域。 2、 fpga fpga（fieldprogrammable gate array），即现场可编程门阵列，它是在pal、gal、cpld等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（asic）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。fpga具有以下特点： 1）采用fpga设计asic电路(特定用途集成电路)，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。 2）fpga可做其它全定制或半定制asic电路的中试样片。 3）fpga内部有丰富的触发器和io引脚。 4）fpga是asic电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。 5) fpga采用高速chmos工艺，功耗低，可以与cmos、ttl电平兼容。 可以说，fpga芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。 fpga是由存放在片内ram中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的ram进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。 3、 fpga的简单开发流程 1）、需求分析到模块划分 需求说明文档 器件选择：逻辑资源，功耗，i/o数量，封装等 配置电路考虑 开发工具选择 电路板的可扩展性考虑 在线调试和班级天使考虑 分模块的设计 2）、设计输入到综合优化 设计输入：原理图/verilog/vhdl 综合：是指将较高层次的电路描述转化为较低层次的电路描述。 3）、实现到时序收敛 实现： 翻译将综合后的结果转化成所选器件的底层模块和硬件原语 映射将翻译的结果映射到具体器件上 布局布线根据用户的设计约束，进行布局布线，完成fpga内部逻辑的连接 时序收敛：工具的最终布局布线结果满足设计者输入的时序约束要求 4）仿真测试到版级调试 四、实验步骤 1、 建立project 2、 verilog hdl语言的输入 3、 xst综合设计 4、 建立ucf用户约束文件 5、 建立下载配置文件下载调试 6、 在virtex2pro上找到switch开关sw9，开关1置on，开关2置0，之后按reset 键2秒后fpga芯片就完成了从prom读取设计。 五、实验结果与分析 实验板下载配置好之后，观察实验结果。 实验结果和预期完全相同。 篇二：岩土测试技术读书报告 课程读书报告 岩土测试技术 报告人： 班 级： 学 号： 学 院： 2014年5月 第一章 绪论 基本概念 岩土工程是欧美国家于20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制。岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题，作为自己的研究对象。 岩土工程专业是土木工程的分支，是运用工程地质学、土力学、岩石力学解决各类工程中关于岩石、土的工程技术问题的科学。按照工程建设阶段划分，工作内容可以分为：岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程治理、岩土工程监测、岩土工程检测。 随着我国经济的繁荣与发展，各种建筑工程如雨后春笋般拔地而起，座座水库波光粼粼，栋栋高楼鳞次栉比。在各种土建工程中，岩土工程占有十分重要的地位。岩土工程是以土力学、岩体力学及工程地质学为理论基础，运用各种勘探测试技术对岩土体进行综合整治改造和利用而进行的系统性工作。这一学科在国外某些国家和地区被称为“大地工程”、“土力工程”或“土质工程”。岩土工程是土木工程的一个重要组成部分。智研咨询资料统计，它包括岩土工程勘察、设计、试验、施工和监测，涉及工程建设的全过程。在房屋、市政、能源、水利、道路、航运、矿山、国防等各种建设中，都有十分重要的意义。 主要研究方向 城市地下空间与地下工程：以城市地下空间为主体，研究地下空间开发利用过程中的各种环境岩土工程问题，地下空间资源的合理利用策略，以及各类地下结构的设计、计算方法和地下工程的施工技术（如浅埋暗挖、盾构法、冻结法、降水排水法、沉管法、tbm法等）及其优化措施等等。 边坡与基坑工程：重点研究基坑开挖（包括基坑降水）对邻近既有建筑和环境的影响，基坑支护结构的设计计算理论和方法，基坑支护结构的优化设计和可靠度分析技术，边坡稳定分析理论以及新型支护技术的开发应用等。 地基与基础工程：重点开展地基模型及其计算方法、参数研究，地基处理新技术、新方法和检测技术的研究，建筑基础（如柱下条形基础、十字交叉基础、筏形基础、箱形基础及桩基础等）与上部结构的共同作用机理和规律研究等。 模型研究 在经典土力学中沉降计算将土体视为弹性体，采用布西奈斯克公式求解附加应力，而稳定分析则将土体视为刚塑性体，采用极限平衡法分析。采用比较符合实际土体的应力-应变-强度(有时还包括时间)关系的本构模型可以将变形计算和稳定分析结合起来。自roscoe与他的学生(19581963)创建剑桥模型至今，各国学者已发展了数百个本构模型，但得到工程界普遍认可的极少，严格地说尚没有。岩体的应力-应变关系则更为复杂。看来，企图建立能反映各类岩土的、适用于各类岩土工程的理想本构模型是困难的，或者说是不可能的。因为实际工程土的应力-应变关系是很复杂的，具有非线性、弹性、塑性、粘性、剪胀性、各向异性等等，同时，应力路径、强度发挥度、以及岩土的状态、组成、结构、温度等均对其有影响。 开展岩土的本构模型研究可以从两个方向努力：一是努力建立用于解决实际工程问题的实用模型；一是为了建立能进一步反映某些岩土体应力应变特性的理论模型。理论模型包括各类弹性模型、弹塑性模型、粘弹性模型、粘弹塑性模型、内时模型和损伤模型，以及结构性模型等。它们应能较好反映岩土的某种或几种变形特性，是建立工程实用模型的基础。工程实用模型应是为某地区岩土、某类岩土工程问题建立的本构模型，它应能反映这种情况下岩土体的主要性状。用它进行工程计算分析，可以获得工程建设所需精度的满意的分析结果。例如建立适用于基坑工程分析的上海粘土实用本构模型、适用于沉降分析的上海粘土实用本构模型，等等。笔者认为研究建立多种工程实用模型可能是本构模型研究的方向。 在以往本构模型研究中不少学者只重视本构方程的建立，而不重视模型参数测定和选用研究，也不重视本构模型的验证工作。在以后的研究中特别要重视模型参数测定和选用，重视本构模型验证以及推广应用研究。只有这样，才能更好为工程建设服务。 测试技术 岩土工程测试技术不仅在岩土工程建设实践中十分重要，而且在岩土工程理论的形成和发展过程中也起着决定性的作用。理论分析、室内外测试和工程实践是岩土工程分析三个重要的方面。岩土工程中的许多理论是建立在试验基础上的，如terzaghi的有效应力原理是建立在压缩试验中孔隙水压力的测试基础上的，darcy定律是建立在渗透试验基础上的，剑桥模型是建立在正常固结粘土和微超固结粘土压缩试验和等向三轴压缩试验基础上的。测试技术也是保证岩土工程设计的合理性和保证施工质量的重要手段。 岩土工程测试技术一般分为室内试验技术、原位试验技术和现场监测技术等几个方面。在原位测试方面，地基中的位移场、应力场测试，地下结构表面的土压力测试，地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点，随着总体测试技术的进步，这些传统的难点将会取得突破性进展。虚拟测试技术将会在岩土工程测试技术中得到较广泛的应用。及时有效地利用其他学科科学技术的成果，将对推动岩土工程领域的测试技术发展起到越来越重要的作用，如电子计算机技术、电子测量技术、光学测试技术、航测技术、电、磁场测试技术、声波测试技术、遥感测试技术等方面的新的进展都有可能在岩土工程测试方面找到应用的结合点。测试结果的可靠性、可重复性方面将会得到很大的提高。由于整体科技水平的提高，测试模式的改进及测试仪器精度的改善，最终将导致岩土工程方面测试结果在可信度方面的大大改进。 第二章 读书笔记 第一节 岩土测试实验的目的与作用 目的 岩土测试实验作为岩土工程研究的重要手段，其目的主要可分为以下三种： （1）测试岩土各种状态下的性状 （2）监测建筑物与边坡等的变形 （3）检测岩土工程治理的质量效果 作用 （1）确定场地的适宜性 （2）为岩土工程设计提供物理力学数据 （3）保证岩土工程或基础工程的顺利进行 （4）对建筑物长期监测，保证建筑物的正常运营 第二节 岩土测试实验分类 岩土工程测试技术一般可以分为室内试验、原位测试和原型监测三大类，还有各种模型试验，极其多样，各有各的特点和用途，同一种参数，又因测试方法不同而得出不同的成果数据。选用合理的测试方法成为岩土工程计算能否达到预期效果的重要环节。例如土的模量有压缩模量、变形模量、旁压模量、反演模量；土的抗剪强度室内试验有直剪和三轴剪；直剪又有快剪、固结快剪和慢剪；三轴剪又有不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪和固结不排水剪测孔隙水压力；原位测试有十字板剪切试验和野外大型剪切试验。测试方法的多样性，也是岩土工程区别于其他工程技术一个重要特点。 载荷试验 载荷试验是在现场用一个刚性承压板逐级加荷，测定天然地基、复合地基、单桩的变形随荷载的变化，借以确定地基承载力的试验。实际上是模拟建筑物地基基础在受荷条件下工程性能的一种现场模型试验。 载荷试验按不同的应用范围可分类为：浅层平板载荷（3m，水上）；深层平板载荷（3m，水下）；螺旋板载荷；动载荷四个基本类型。 实验目的 （1）确定地基土的比例界限压力、破坏压力，评定地基土的承载力； （2）确定地基土的变形模量； （3）估算地基土的不排水抗剪强度； （4）确定地基土基床反力系数； （5）地基处理效果检测和测定桩的极限承载力。 实验装置（以浅层平板载荷试验为例） 试验设备由加荷系统、反力系统和量测系统三部分组成。 加荷系统包括承压板和加荷装置。对于一般粘性土地基，常用面积为0. 5m2的圆形或方形承压板;对于碎石类土,承压板直径(或宽度)应为最大碎石直径的10-20倍;对于岩石类土，承压板的面积以0.1m2为宜。加荷装置总体上可分为重物加荷装置和千斤顶加荷装置。 载荷试验的反力可以由重物、地锚单独或地锚与重物共同提供，由地锚(或重物)和梁架组合成稳定的反力系统。 位移量测系统包括基准梁和位移测量元件.基准梁的支撑柱应离承压板和地篇三：soc 测试概念 soc测试的概念及实例详解 本文主要介绍了一个具有可测性设计和可制造性设计的新型单片系统，该系统由硬盘控制器(hdc)、16位微控制器、微控制器使用的程序和数据sram以及用8m位dram实现的片上缓存组成，再加上时钟综合pll、带外部旁路晶体管的稳压器使用的片上控制电路组成一个完整的系统。该器件采用的是0.18m的铜工艺，与前几代技术相比增加了性能、降低了功耗。另外，dram也采用了深亚微米技术，因此在一个器件中可以包含进一个完整的系统缓存(1mb)以及自动刷新逻辑，而且使用的硅片面积还比以前小。 本文还讨论了dft和dfm所采取的对策，包括为了实现更快的良品率学习曲线而采用面向分析工具的设计、为减少测试成本而采取的并行测试方法。dft和分析存取是通过ieee 1149.1的jtag控制器实现的。除了专门的存储器测试和atpg扫描外，jtag控制器还能为组成完整soc的各个不同单元提供各种测试模式配置。所采用的设计对策决不是只有唯一一种可能性。由于存储器在器件中占了45%的硅片面积和86%的晶体管数量，因此需要对存储器加以重点关注。存储器测试是重点考虑和努力开发的对象。 图1：扫描模式配置。 sram有两种测试方法，具体取决于sram在系统中的用途：cpu存储器(代码和数据)是通过微控制器进行测试的，需要特殊硬件配置和测试模式的支持；与hdc相关的sram采用存储器bist电路进行测试。dram则通过bist控制器进行测试，而dram bist自身利用扫描和atpg进行测试。大多数数字逻辑是完全综合过的，而所有数字逻辑都要经过atpg扫描测试。另外，象pll和稳压器控制等模拟电路则采用特殊编制的程序在特殊测试模式下进行测试。本文首先介绍系统级芯片本身，包括sram和嵌入式dram，然后简要讨论用于指导dft和dfm开发工作的分析与生产测试对象，最后阐述了soc中采取的分析和生产测试对策。 系统级芯片概要 为了有助于了解生产测试与分析所采取的对策，首先让我们看一下soc的一些细节，当然本文提到的所有性能都需要进行测试。这款soc的主要系统组件有：16位微控制器、asic逻辑(硬盘控制器或hdc)、微控制器使用的sram、片上缓冲dram、时钟综合pll、硅工艺-电压-温度(pvt)传感器以及带外部旁路晶体管的稳压器用的片上控制电路。 1.微控制器 这款soc中的微控制器是c173系列处理器的衍生产品，是专门为控制应用设计的16位器件。除了16位的c163内核外，它还有一个乘法累加单元(mac)、外围通用定时器(gpt)、异步和同步串行控制器(asc，ssc)和脉宽调制器(pwm)。整个微控制器是由综合过的逻辑实现的，可以很方便地在应用之间移植。 2.asic 硬盘控制器(hdc)是用大约25万个nand等效逻辑门实现的。该hdc的主要特点之一是能够提供功能强大的节电模式。微控制器、hdc部件、存储器和pll等各自所实现的节电模式是不同的。微控制器可以被切换到空闲或睡眠模式。在空闲模式下控制器内核停止工作，但通用定时器和pec控制器等外围设备仍在正常运转。只有进入睡眠模式后外围设备才被切断电源，此时只有中断控制器能唤醒微控制器，并使其返回到正常的工作模式，中间过程不会丢失任何数据。中断控制器是由相应的硬件信号驱动的。 针对hdc的操作特殊性，hdc还提供另外一种电源关闭模式。每个模块的电源都可以被独立关断，或者时钟系统速度可以降低8倍。这些节电模式的灵活组合就形成了活动、空闲模式1、空闲模式2、等待、睡眠等各种符合ata规范的节电模式。通过这些措施可以使soc的功耗从270mw降到54mw。 图2：msist配置。 3. cpu sram 上述这款soc集成了80kb的程序sram、8kb的数据sram以及直接与微控制器相连的2kb双端口sram。 4. 缓存dram 一个完整系统的集成中心是嵌入式dram，在本例中即是1mb或8mb的片上存储器。dram可以在没有离开芯片的总线条件下提供程序和数据存储，所有这些的功耗在全负荷情况下也只有0.1瓦。内部256位的数据总线宽度允许全速访问dram，而片上缓存还可以优化cpu对程序存储器的访问。dram本身在发生页面改变这种最坏情况下(随机存取)的存取时间是20ns，在页面突发时的存取时间是7ns。 5. 系统单元：pll、pvt、稳压器 pll所需频率的时钟产生都是靠片上的500mhz pll实现的。这个pll是一个全定制的宏，由jtag控制器控制其测试模式。工艺-电压-温度(pvt)单元用于向soc报告环境状况。soc负责通过一个标准的ata接口建立与主计算机之间的通信。为了充分满足信号完整性要求，系统必须对各种操作状态作出反应，如电缆和主机接口特性等静态环境条件、不稳定的温度和电压等动态变化等。另外，给定器件的工艺参数会在制造用的工艺窗口范围内变化。soc包含pvt单元就是为了及时对这些因素作出响应。pvt单元能够监视动态/变化中的环境，hdc中的相关逻辑可以自动调整ata衬垫处的性能参数。pvt单元是一个全定制宏，这个单元的测试模式