-PAGEI-本科畢業(yè)設(shè)計（論文）-PAGE1-APB-WDT控制器的設(shè)計和驗證摘要APB-WDT控制器是一種用于系統(tǒng)中的看門狗定時器（WatchdogTimer）的控制器?？撮T狗定時器是一種計時器，用于監(jiān)測系統(tǒng)是否處于正常運行狀態(tài)。如果系統(tǒng)在設(shè)定的時間內(nèi)未能重新啟動計時器，則會被視為出現(xiàn)故障，并采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，例如觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位。APB-WDT控制器的意義在于提供一種可靠的系統(tǒng)監(jiān)控機制。在嵌入式系統(tǒng)或其他關(guān)鍵系統(tǒng)中，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。通過使用看門狗定時器可以及時檢測系統(tǒng)的異常情況，并采取相應(yīng)的措施，防止系統(tǒng)崩潰或陷入無限循環(huán)等問題。APB-WDT控制器的設(shè)計目標(biāo)是提供一個簡單且可定制的看門狗定時器，以滿足不同系統(tǒng)的需求。它通常與其他系統(tǒng)組件（如處理器、存儲器等）集成在一起，通過監(jiān)控系統(tǒng)的活動狀態(tài)來確保系統(tǒng)的正常運行。該控制器通過提供配置選項和接口，使得開發(fā)人員能夠根據(jù)具體應(yīng)用場景對看門狗定時器進行定制和調(diào)整，以達到最佳的系統(tǒng)保護效果。本論文提出了一種基于APB（AdvancedPeripheralBus）和WDT（WatchdogTimer）的控制器設(shè)計和驗證方法。APB-WDT控制器是一種用于監(jiān)測和重置系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，能夠在系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時自動重啟系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。本文首先介紹了APB總線和WDT的基本原理和特性，然后詳細描述了APB-WDT控制器的設(shè)計流程和關(guān)鍵模塊。設(shè)計過程包括功能分析、寄存器設(shè)計、狀態(tài)機設(shè)計和接口設(shè)計等。為了驗證設(shè)計的正確性和可靠性，采用了模擬仿真和驗證方法。仿真結(jié)果表明，APB-WDT控制器能夠正常工作，并能夠在系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時及時重置系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：APB，WDT，控制器，設(shè)計，驗證-PAGEIV-DesignandverificationofAPB-WDTcontrollerAbstractTheAPB-WDTcontrollerisacontrollerusedfortheWatchdogTimerinasystem.Thewatchdogtimerisatypeoftimerusedtomonitorwhetherthesystemisoperatingnormally.Ifthesystemfailstorestartthetimerwithinthesettime,itwillbeconsideredamalfunctionandcorrespondingemergencymeasureswillbetaken,suchastriggeringasystemreset.ThesignificanceofAPB-WDTcontrolleristoprovideareliablesystemmonitoringmechanism.Inembeddedsystemsorothercriticalsystems,thestabilityandreliabilityofthesystemarecrucial.Byusingawatchdogtimer,abnormalsituationsinthesystemcanbedetectedinatimelymanner,andcorrespondingmeasurescanbetakentopreventsystemcrashesorinfiniteloops.ThedesigngoaloftheAPB-WDTcontrolleristoprovideasimpleandcustomizablewatchdogtimertomeettheneedsofdifferentsystems.Itisusuallyintegratedwithothersystemcomponents(suchasprocessors,memory,etc.)toensurethenormaloperationofthesystembymonitoringitsactivitystatus.Thiscontrollerprovidesconfigurationoptionsandinterfaces,allowingdeveloperstocustomizeandadjustthewatchdogtimeraccordingtospecificapplicationscenariostoachievethebestsystemprotectioneffect.ThispaperproposesacontrollerdesignandverificationmethodbasedonAPB(AdvancedPeripheralBus)andWDT(WatchdogTimer).TheAPB-WDTcontrollerisakeycomponentusedformonitoringandresettingsystems,whichcanautomaticallyrestartthesystemincaseofabnormalsituations,improvingsystemreliabilityandstability.ThisarticlefirstintroducesthebasicprinciplesandcharacteristicsofAPBbusandWDT,andthendescribesindetailthedesignprocessandkeymodulesofAPB-WDTcontroller.Thedesignprocessincludesfunctionalanalysis,registerdesign,statemachinedesign,andinterfacedesign.Inordertoverifythecorrectnessandreliabilityofthedesign,simulationandvalidationmethodswereadopted.ThesimulationresultsshowthattheAPB-WDTcontrollercanworknormallyandcanresetthesysteminatimelymannerincaseofabnormalsituations.KeyWords：APB,WDT,controller,design,verification目錄摘要 IAbstract II引言 11 研究背景 12 研究目的 13 研究意義 24 APB-WDT控制器 34.1APB總線介紹 34.1.1架構(gòu)特點： 34.2.2總線結(jié)構(gòu)： 34.2.3傳輸協(xié)議： 34.2.4性能優(yōu)化： 34.2.5擴展性： 34.2 WDT定時器原理 44.2.1．基本原理： 44.2.2．重置機制： 44.2.3.觸發(fā)操作： 44.2.4.定時器配置： 44.2.5.應(yīng)用場景： 54.3 APB-WDT控制器設(shè)計 54.3.1apb_wdt框圖 54.3.1apb_wdt的特征 64.4 APB-WDT控制器功能 64.4.1 柜臺 74.4.2 中斷 74.4.3 系統(tǒng)重置 94.4.4 暫停模式 124.4.5 外部時鐘使能 124.4.6 復(fù)位脈沖?度 124.4.7 超時時間值 124.4.8 APB接? 124.4.8.1APB3.0?持 134.4.8.2APB4.0?持 134.4.8.3從APB從站讀取和寫? 154.2.8.4從未使?的位置讀取 154.2.8.532位總線系統(tǒng) 174.2.8.516位總線系統(tǒng) 174.2.8.58位總線系統(tǒng) 175 RTL代碼的功能進行驗證 186 驗證工具 217 APB-WDT控制器性能驗證 227.1硬件測試環(huán)境搭建 227.2實驗結(jié)果與分析 23參考文獻 29·Ⅳ··PAGE15·PAGE1引言研究背景隨著嵌入式系統(tǒng)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性變得尤為重要。在嵌入式系統(tǒng)中，控制器是系統(tǒng)的核心組件之一，負責(zé)監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)并采取相應(yīng)的措施來確保系統(tǒng)的正常運行。然而，由于系統(tǒng)復(fù)雜性的增加和外部干擾的存在，系統(tǒng)可能會遭遇各種異常情況，如軟件錯誤、硬件故障或外部干擾等。這些異常情況可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或無法正常工作，給應(yīng)用帶來嚴重的影響。為了提高嵌入式系統(tǒng)的可靠性，探索并設(shè)計一種高效可靠的控制器是至關(guān)重要的。APB（AdvancedPeripheralBus）是一種常用的總線協(xié)議，廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。它提供了一種高速、低功耗的數(shù)據(jù)傳輸方式，能夠滿足多種外設(shè)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。WDT（WatchdogTimer）是一種用于監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)的計時器，當(dāng)系統(tǒng)在設(shè)定的時間內(nèi)沒有接收到WDT的重置信號時，WDT會觸發(fā)系統(tǒng)重啟。通過結(jié)合APB和WDT，可以設(shè)計出一種高效的APB-WDT控制器，用于監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)并在系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時自動重啟系統(tǒng)，從而提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。然而，APB-WDT控制器的設(shè)計和驗證是一個復(fù)雜的過程，需要考慮多個因素，如功能需求、接口設(shè)計、狀態(tài)機設(shè)計等。此外，為了確保設(shè)計的正確性和可靠性，需要進行充分的驗證工作，包括仿真和驗證方法的應(yīng)用。因此，對APB-WDT控制器的設(shè)計和驗證進行深入研究，對于提高嵌入式系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性具有重要意義。研究目的嵌入式系統(tǒng)可靠性：嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，包括航空航天、醫(yī)療設(shè)備、汽車電子、工業(yè)控制等。這些領(lǐng)域?qū)ο到y(tǒng)的可靠性要求非常高，因為系統(tǒng)故障可能導(dǎo)致嚴重的后果，如生命安全問題或巨大經(jīng)濟損失。APB-WDT控制器作為一種可靠性增強機制，可以有效監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)并在出現(xiàn)異常情況時重置系統(tǒng)，提高嵌入式系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是嵌入式系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一。系統(tǒng)中的軟件和硬件可能會出現(xiàn)錯誤或故障，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或無法正常工作。APB-WDT控制器可以監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)并在出現(xiàn)異常情況時重置系統(tǒng)，從而保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行狀態(tài)，避免不可預(yù)測的錯誤或死鎖情況。故障容忍能力：嵌入式系統(tǒng)中的故障容忍能力對于一些關(guān)鍵應(yīng)用非常重要。APB-WDT控制器可以作為一種故障容忍機制，能夠檢測系統(tǒng)狀態(tài)并在出現(xiàn)異常情況時及時重置系統(tǒng)，從而防止故障進一步擴散，保持系統(tǒng)的可用性。設(shè)計驗證方法：探究APB-WDT控制器的設(shè)計和驗證方法有助于提供一種可行的設(shè)計和驗證流程，以確?？刂破鞯恼_性和可靠性。通過模擬仿真和驗證方法，可以驗證設(shè)計的控制器在各種場景下的工作情況，進一步提高控制器的可信度。綜上所述，探究APB-WDT控制器的設(shè)計和驗證對于提高嵌入式系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，增強系統(tǒng)的故障容忍能力，以及提供可行的設(shè)計驗證方法具有重要意義。這將有助于滿足各種應(yīng)用場景對系統(tǒng)可靠性的要求，并推動嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用。研究意義提高系統(tǒng)可靠性：嵌入式系統(tǒng)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，對系統(tǒng)的可靠性要求也越來越高。設(shè)計和驗證高效可靠的APB-WDT控制器可以有效監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)，并在系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時及時重置系統(tǒng)，從而提高系統(tǒng)的可靠性。這對于一些對系統(tǒng)穩(wěn)定性要求較高的應(yīng)用場景，如航空航天、醫(yī)療設(shè)備等，具有重要意義。降低系統(tǒng)故障風(fēng)險：嵌入式系統(tǒng)可能會面臨各種異常情況，如軟件錯誤、硬件故障或外部干擾等。這些異常情況可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或無法正常工作，給應(yīng)用帶來嚴重的影響。通過設(shè)計和驗證APB-WDT控制器，可以及時檢測系統(tǒng)狀態(tài)，并在出現(xiàn)異常情況時重置系統(tǒng)，從而降低系統(tǒng)故障風(fēng)險，保護應(yīng)用的正常運行。提高系統(tǒng)穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是嵌入式系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一。設(shè)計和驗證高效可靠的APB-WDT控制器可以幫助系統(tǒng)保持穩(wěn)定的運行狀態(tài)。通過監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)并重置系統(tǒng)，可以有效避免系統(tǒng)出現(xiàn)不可預(yù)測的錯誤或死鎖情況，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。拓展嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域：隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，對系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性的要求也越來越高。設(shè)計和驗證高效可靠的APB-WDT控制器可以為嵌入式系統(tǒng)提供一種可靠的控制器設(shè)計和驗證方法，進一步拓展嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，滿足各種應(yīng)用場景對系統(tǒng)可靠性的要求。綜上所述，探究APB-WDT控制器的設(shè)計和驗證對于提高嵌入式系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)故障風(fēng)險，拓展應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的研究意義。APB-WDT控制器4.1APB總線介紹APB（AdvancedPeripheralBus）總線是一種由ARM公司提出的低功耗、高效率的片上總線架構(gòu)。它被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中，用于連接處理器和外設(shè)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和控制信號的傳輸。下面是對APB總線的介紹：4.1.1架構(gòu)特點：簡單性：APB總線采用簡單的點對點連接方式，每個外設(shè)都通過獨立的總線連接到處理器，使得系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試更加方便。低功耗：APB總線采用時鐘同步的方式進行數(shù)據(jù)傳輸，可以根據(jù)需要靈活調(diào)整時鐘頻率，從而降低功耗。高效率：APB總線采用突發(fā)傳輸機制，可以在一個時鐘周期內(nèi)傳輸多個數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。4.2.2總線結(jié)構(gòu)：主設(shè)備（Master）：主設(shè)備是APB總線的控制者，負責(zé)發(fā)起讀寫操作和控制總線的訪問。主設(shè)備可以是處理器、DMA控制器等。從設(shè)備（Slave）：從設(shè)備是APB總線上的外設(shè)，負責(zé)接收主設(shè)備的讀寫請求并執(zhí)行相應(yīng)的操作，如存儲器、UART、SPI控制器等。時鐘和復(fù)位信號：APB總線使用統(tǒng)一的時鐘信號和復(fù)位信號，以保證整個系統(tǒng)的同步性和正確性。4.2.3傳輸協(xié)議：APB總線采用基于時鐘的同步傳輸協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸在時鐘的上升沿或下降沿進行。傳輸類型包括讀（Read）和寫（Write）操作，主設(shè)備通過地址線指定要訪問的從設(shè)備和數(shù)據(jù)的傳輸方向。APB總線支持突發(fā)傳輸，主設(shè)備可以通過一次地址傳輸多個數(shù)據(jù)。4.2.4性能優(yōu)化：APB總線可以通過調(diào)整時鐘頻率和突發(fā)傳輸長度來優(yōu)化性能和功耗之間的平衡?？梢酝ㄟ^合理設(shè)計總線拓撲結(jié)構(gòu)和優(yōu)化外設(shè)的響應(yīng)時間來提高系統(tǒng)的整體性能。4.2.5擴展性：APB總線支持多主設(shè)備和多從設(shè)備的連接，可以靈活擴展系統(tǒng)的功能和外設(shè)數(shù)量?？梢酝ㄟ^總線橋接器（Bridge）將多個APB總線連接起來，實現(xiàn)不同外設(shè)之間的通信。總之，APB總線作為一種簡單、低功耗、高效率的片上總線架構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。它提供了靈活的數(shù)據(jù)和控制信號傳輸方式，能夠滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ο到y(tǒng)性能、功耗和可擴展性的要求。通過合理設(shè)計和優(yōu)化，APB總線可以有效提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，推動嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。WDT定時器原理WDT（WatchdogTimer）定時器是一種常用的硬件定時器，用于監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)并在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或異常情況時采取相應(yīng)的措施。下面是關(guān)于WDT定時器的原理介紹：4.2.1．基本原理：WDT定時器是一個獨立的硬件計數(shù)器，它在系統(tǒng)啟動時開始計數(shù)，并以固定的時間間隔遞減計數(shù)值。系統(tǒng)軟件需要定期重置WDT定時器的計數(shù)值，以防止計數(shù)器溢出。如果計數(shù)器溢出，說明系統(tǒng)出現(xiàn)故障或異常情況，WDT定時器會觸發(fā)相應(yīng)的操作。4.2.2．重置機制：在正常運行狀態(tài)下，系統(tǒng)軟件會定期重置WDT定時器的計數(shù)值，以保持計數(shù)器的值在一個安全范圍內(nèi)。這可以通過向WDT定時器寫入特定的值或執(zhí)行特定的操作來實現(xiàn)。如果系統(tǒng)軟件在規(guī)定的時間內(nèi)未能重置WDT定時器，即未能及時喂狗（FeedtheDog），WDT定時器會認為系統(tǒng)出現(xiàn)故障或異常情況，觸發(fā)相應(yīng)的操作。4.2.3.觸發(fā)操作：當(dāng)WDT定時器計數(shù)器溢出時，觸發(fā)操作可以有多種方式，具體取決于系統(tǒng)設(shè)計。常見的觸發(fā)操作包括：系統(tǒng)復(fù)位：WDT定時器溢出時，可以觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位操作，將系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)。中斷請求：WDT定時器溢出時，可以觸發(fā)中斷請求，通知系統(tǒng)軟件進行相應(yīng)的處理。異常處理：WDT定時器溢出時，可以觸發(fā)異常處理程序，執(zhí)行特定的錯誤處理操作。4.2.4.定時器配置：WDT定時器的時間間隔可以根據(jù)系統(tǒng)需求進行配置。通常，時間間隔應(yīng)該足夠長以容忍正常系統(tǒng)操作，但又不能太長以防止系統(tǒng)長時間處于不可用狀態(tài)。定時器的配置參數(shù)包括計數(shù)器的位寬和初始計數(shù)值，可以根據(jù)系統(tǒng)的時鐘頻率和所需的定時時間來確定。4.2.5.應(yīng)用場景：WDT定時器廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)和關(guān)鍵應(yīng)用中，例如工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車電子、醫(yī)療設(shè)備等。它可以用于監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，防止系統(tǒng)死鎖、死循環(huán)或其他異常情況，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性?？傊?，WDT定時器是一種用于監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)的硬件定時器。通過定期重置計數(shù)器，WDT定時器可以檢測系統(tǒng)是否正常運行。當(dāng)計數(shù)器溢出時，觸發(fā)相應(yīng)的操作，如系統(tǒng)復(fù)位、中斷請求或異常處理。應(yīng)用WDT定時器可以提高嵌入式系統(tǒng)的可靠性，防止系統(tǒng)故障和異常情況的發(fā)生。APB-WDT控制器設(shè)計4.3.1apb_wdt框圖圖4-3-1顯示了APB-WDT模塊主要接口為以下功能分組：APB從接?具有當(dāng)前計數(shù)寄存器的讀?致性的寄存器塊中斷/系統(tǒng)復(fù)位?成塊由遞減計數(shù)器和控制邏輯組成異步定時器時鐘?持所需的時鐘域交叉同步器；僅當(dāng)WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE=1時存在圖4-3-1apb-wdt構(gòu)圖4.3.1apb_wdt的特征可配置的APB2、APB3和APB4接??持，apb_wdt?于AMBA實現(xiàn)的可綜合組件?？膳渲玫腁PB數(shù)據(jù)總線寬度為8、16和32位。16?32位的可配置看?狗計數(shù)器寬度。計數(shù)器從預(yù)設(shè)值遞減計數(shù)到0，以指?發(fā)?超時?？蛇x的外部時鐘使能信號可控制計數(shù)器計數(shù)的速率。可編程超時范圍（周期）。在配置期間對該值進?硬編碼的選項可?于減少寄存器要求。可選的雙可編程超時周期，當(dāng)?shù)却?個踢球的持續(xù)時間為與后續(xù)踢球所需的不同?？梢赃x擇對這些值進?硬編碼?？删幊毯陀簿幋a的復(fù)位脈沖?度。防?apb_wdt計數(shù)器意外重新啟動。防?意外禁?apb_wdt。使?外部暫停使能信號可選擇?持暫停模式。測試模式信號可減少功能測試所需的時間。可選擇?持異步外部定時器時鐘。啟?此功能后，即使APB總線時鐘關(guān)閉，也可以?成定時器中斷和系統(tǒng)復(fù)位。APB-WDT控制器功能apb_wdt是APB從外設(shè)，可?于防?SoC中的沖突部件或程序可能導(dǎo)致的系統(tǒng)鎖定。該組件可以根據(jù)??定義的選項進?配置、綜合和編程。圖4.4.1給出了系統(tǒng)中使?的apb_wdt外設(shè)的示例。圖4.4.1apb_wdt示例柜臺apb_wdt從預(yù)設(shè)（超時）值按降序計數(shù)到零。當(dāng)計數(shù)器達到零時，根據(jù)所選的輸出響應(yīng)模式，會發(fā)?系統(tǒng)復(fù)位或中斷。當(dāng)WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE=1時，當(dāng)定時器計數(shù)器翻轉(zhuǎn)到其最?值時，wdt_intr與內(nèi)部定時器時鐘域中斷(irq_tc)?起置位。?旦在pclk域(irq_pc)中同步并檢測到邊沿，定時器時鐘域中斷就會在內(nèi)部清除。當(dāng)計數(shù)器達到零時，它會回繞到選定的超時值并繼續(xù)遞減。??可以將計數(shù)器重新啟動到其初始值。這是通過隨時寫?重啟寄存器來編程的。重新啟動看?狗計數(shù)器的過程有時被稱為踢狗。作為防?意外重啟的安全功能，必須將值0x76寫?當(dāng)前計數(shù)器值寄存器(WDT_CRR)。中斷apb_wdt可以編程為在發(fā)?超時時?成中斷（然后系統(tǒng)復(fù)位）。當(dāng)將1寫?看?狗定時器控制寄存器(WDT_CR)的響應(yīng)模式字段（RMOD，位1）時，apb_wdt會?成中斷。當(dāng)WDT_NEW_RMOD=0時，如果在第?次超時發(fā)?時中斷未清除，則會?成系統(tǒng)復(fù)位。當(dāng)WDT_NEW_RMOD=1時，即使在第?次超時發(fā)?時中斷被清除，也會產(chǎn)?系統(tǒng)復(fù)位。圖4.4.2-1顯?了如何根據(jù)WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE的值?成頂層看?狗定時器中斷(wdt_intr)。當(dāng)apb_wdt配置為?持異步定時器時鐘時，DW_apb_wdt設(shè)計中有兩個時鐘域；即定時器時鐘域（tclk）和APB時鐘域（pclk）。因此，中斷的?成還取決于為WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE參數(shù)配置的值。圖4.4.2-1定時器中斷產(chǎn)?當(dāng)WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE=0時，只有在pclk域(irq_pc)中檢測到內(nèi)部定時器時鐘域中斷信號(irq_tc)邊沿后，wdt_intr才會置位。因此，在此配置中，當(dāng)pclk關(guān)閉時，?法產(chǎn)?WDT中斷。DW_apb_wdt可以編程為在發(fā)?超時時?成中斷（然后系統(tǒng)復(fù)位）。當(dāng)將1寫?看?狗定時器控制寄存器(WDT_CR)的響應(yīng)模式字段（RMOD，位1）時，apb_wdt會?成中斷。當(dāng)WDT_NEW_RMOD=0時，如果在第?次超時發(fā)?時中斷未清除，則會?成系統(tǒng)復(fù)位。當(dāng)WDT_NEW_RMOD=1時，即使在第?次超時發(fā)?時中斷被清除，也會產(chǎn)?系統(tǒng)復(fù)位。apb_wdt從預(yù)設(shè)（超時）值按降序計數(shù)到零。當(dāng)計數(shù)器達到零時，根據(jù)所選的輸出響應(yīng)模式，會發(fā)?系統(tǒng)復(fù)位或中斷。當(dāng)WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE=1時，當(dāng)定時器計數(shù)器翻轉(zhuǎn)到其最?值時，wdt_intr與內(nèi)部定時器時鐘域中斷(irq_tc)?起置位。?旦在pclk域(irq_pc)中同步并檢測到邊沿，定時器時鐘域中斷就會在內(nèi)部清除。當(dāng)計數(shù)器達到零時，它會回繞到選定的超時值并繼續(xù)遞減。??可以將計數(shù)器重新啟動到其初始值。這是通過隨時寫?重啟寄存器來編程的。重新啟動看?狗計數(shù)器的過程有時被稱為踢狗。作為防?意外重啟的安全功能，必須將值0x76寫?當(dāng)前計數(shù)器值寄存器(WDT_CRR)。圖3-2顯?了如何根據(jù)WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE的值?成頂層看?狗定時器中斷(wdt_intr)。當(dāng)pb_wdt配置為?持異步定時器時鐘（WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE=1）時，apb_wdt設(shè)計中有兩個時鐘域；即定時器時鐘域（tclk）和APB時鐘域（pclk）。因此，中斷的?成還取決于為WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE參數(shù)配置的值。定時器時鐘域中斷和邊沿檢測APB時鐘域中斷進?“或”運算以?成最終中斷輸出(wdt_intr)。因此，?旦定時器計數(shù)器翻轉(zhuǎn)到其最?值，wdt_intr就會置位，并且它會保持置位狀態(tài)，直到通過以下?式將其從pclk域中清除：讀取WDT_EOI寄存器或?qū)?x76寫?WDT_CRR寄存器（看?狗計數(shù)器重新啟動）。即使pclk被禁?，該邏輯也允許?成看?狗定時器中斷。wdt_intr保持有效狀態(tài)，直到pclk重新啟動并且中斷得到服務(wù)。因此，通過此配置，?需激活系統(tǒng)時鐘(pclk)即可檢測看?狗定時器中斷。圖4.4.2-2顯?了當(dāng)WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE=0時中斷產(chǎn)?和清除的時序圖。圖4.2.2-2WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE=0時的中斷?成圖4.2.2-3顯?了當(dāng)WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE=1時中斷產(chǎn)?和清除的時序圖圖4.2.2-3WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE=1時的中斷?成當(dāng)WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE=1時?成wdt_intr中斷，該中斷是異步的，因為它在tclk的上升沿置為有效，并在pclk的上升沿置為?效。系統(tǒng)重置當(dāng)將0寫?看?狗定時器控制寄存器(WDT_CR)的輸出響應(yīng)模式字段（RMOD，位1）時，apb_wdt在發(fā)?超時時會?成系統(tǒng)復(fù)位。WDT可以是配置為使其在apb_wdt復(fù)位時始終啟?。如果是這種情況，它將覆蓋WDT_CR寄存器（WDT使能字段）的位0中寫?的任何內(nèi)容。圖4.4.3-1顯?了計數(shù)器重啟和系統(tǒng)復(fù)位?成的時序圖。圖4.4.3-1計數(shù)器重啟和系統(tǒng)復(fù)位如果在看?狗計數(shù)器達到零的同時發(fā)?重啟，則不會?成系統(tǒng)復(fù)位。當(dāng)WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE=1時，系統(tǒng)復(fù)位在定時器時鐘域(sys_rst_tc)中?成，并同步到pclk域。?旦在pclk域(sys_rst_pc)中檢測到邊沿，定時器域復(fù)位就會被清除。最終輸出wdt_sys_rst是定時器時鐘域復(fù)位和邊沿檢測pclk域復(fù)位的OR輸出。只要滿?以下條件，它就會保持有效狀態(tài)：2個pclk周期的synchronizatin_delay+WDT_CR.RPL（編程復(fù)位脈沖?度）即使pclk被禁?，該邏輯也允許檢測wdt復(fù)位。wdt_sys_rst保持有效狀態(tài)，直到pclk重新啟動，并且預(yù)期的復(fù)位脈沖持續(xù)時間此后到期。因此，復(fù)位后使pclk可?所需的時間將進?步增加總復(fù)位脈沖?度。圖4.4.3-2顯?了當(dāng)WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE=1時系統(tǒng)復(fù)位產(chǎn)?的時序圖。圖4.4.3-2系統(tǒng)復(fù)位?成wdt_sys_rst系統(tǒng)復(fù)位在WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE=1時?成，是異步的，因為它在tclk的上升沿置位，并在pclk的上升沿置低。4.4.3.1當(dāng)WDT_NEW_RMOD=1時系統(tǒng)復(fù)位當(dāng)發(fā)?超時時，即當(dāng)看?狗定時器控制寄存器（WDT_CR.RMOD）的響應(yīng)模式字段設(shè)置為1時，apb_wdt可以編程為?成wdt_intr（然后系統(tǒng)復(fù)位）。圖4.4.3.1-1顯?了WDT_NEW_RMOD設(shè)置為0時的時序圖，這是默認的系統(tǒng)復(fù)位?為，其中如果在第?次超時發(fā)?時中斷未清除，則apb_wdt會?成系統(tǒng)復(fù)位。圖4.4.3.1-1WDT_NEW_RMOD=0時WDT系統(tǒng)復(fù)位時序圖當(dāng)WDT_NEW_RMOD設(shè)置為1時，?論wdt_intr是否被清零（通過讀取WDT_EOI寄存器），如果發(fā)?第?次超時，apb_wdt都會產(chǎn)?系統(tǒng)復(fù)位。對于后續(xù)超時，將?成中斷和系統(tǒng)復(fù)位。然?，可以通過執(zhí)?重啟來避免產(chǎn)?系統(tǒng)復(fù)位，即在第?次或后續(xù)超時發(fā)?之前將0x76寫?WDT_CRR寄存器。僅當(dāng)通過配置（即，if(WDT_HC_RMOD==1&&WDT_DFLT_RMOD==1)）或通過編程WDT_CR將響應(yīng)模式設(shè)置為1時，才會啟?系統(tǒng)復(fù)位（當(dāng)WDT_NEW_RMOD=1時）的這種?為。RMOD寄存器位設(shè)置為1。圖4.4.3.1-2和圖4.4.3.1-3分別顯?了wdt_intr在第?次超時期間被清除和在第?次超時期間未清除時的WDT系統(tǒng)復(fù)位時序圖。圖4.4.3.1-2第?次超時期間wdt_intr被清零時的WDT系統(tǒng)復(fù)位時序圖圖4.4.3.1-3第?次超時期間wdt_intr未清零時的WDT系統(tǒng)復(fù)位時序圖暫停模式apb_wdt可配置為在接?上包含暫停信號，該信號在系統(tǒng)暫停時“凍結(jié)”看?狗計數(shù)器。在暫停模式期間，如果計數(shù)器凍結(jié)在零計數(shù)，則不會?成中斷或系統(tǒng)復(fù)位。當(dāng)暫停被移除時，中斷或系統(tǒng)復(fù)位在時鐘的下?個上升沿被置位。如果wdt_clk_en存在，則僅當(dāng)wdt_clk_en置位時才會?成中斷或復(fù)位。如果取消暫停時計數(shù)器不為零，則不會?成中斷或系統(tǒng)復(fù)位。外部時鐘使能apb_wdt可配置為包含外部時鐘使能(wdt_clk_en)，?于控制計數(shù)器遞減的速率。當(dāng)計數(shù)器達到零時，必須置位wdt_clk_en才能?成中斷或系統(tǒng)復(fù)位。如果在wdt_clk_en為低電平時發(fā)?重啟，則重啟會在內(nèi)部延?，直到wdt_clk_en的下?個上升沿，以便可以看到它并可以重新啟動計數(shù)器。中斷的清除與時鐘使能?關(guān)，但只有當(dāng)時鐘使能為?電平時才會產(chǎn)?中斷和復(fù)位。當(dāng)WDT_ASYNC_CLK_MODE_ENABLE=1時，不能包含使能的外部時鐘。復(fù)位脈沖?度復(fù)位脈沖?度是系統(tǒng)復(fù)位有效的pclk周期數(shù)。當(dāng)產(chǎn)?系統(tǒng)復(fù)位時，它會在復(fù)位脈沖?度加上兩個同步延遲周期指定的周期數(shù)內(nèi)保持有效狀態(tài)，或者直到系統(tǒng)復(fù)位（通過復(fù)位控制器，參?第35?的圖3-1）。?旦計數(shù)器被置位，重新啟動就不會影響系統(tǒng)復(fù)位。超時時間值apb_wdt可以配置為具有固定或??定義的超時期限范圍。在這兩種情況下，可以選擇的值都受到WDT計數(shù)器寬度的限制。如果選擇的超時周期范圍?于計數(shù)器寬度，則超時周期將被截斷以適合計數(shù)器寬度。對于??定義的超時時間范圍，該值在配置時受到限制，并且不接受?于計數(shù)的值。APB接?apb_wdt外設(shè)具有標(biāo)準(zhǔn)AMBA2.0APB接?，?于讀取和寫?內(nèi)部寄存器。主機處理器通過AMBAAPB2.0/3.0/4.0接?訪問apb_wdt外設(shè)上的內(nèi)部寄存器。該外設(shè)?持8、16或32位的APB數(shù)據(jù)總線寬度，通過APB_DATA_WIDTH參數(shù)設(shè)置。apb_wdt內(nèi)的數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)寄存器是字節(jié)可尋址的。apb_wdt中控制或狀態(tài)寄存器（WDT組件版本寄存器、組件參數(shù)寄存器和組件類型寄存器除外）的最?寬度為8位。因此，如果APB數(shù)據(jù)總線為8、16，或32位寬，對apb_wdt控制和狀態(tài)寄存器的所有讀寫操作僅需要?次APB訪問。WDT_CCVR寄存器寬度取決于WDT_CNT_WIDTH參數(shù)，該參數(shù)可以在8到32之間變化。根據(jù)定時器的寬度和APB數(shù)據(jù)總線的寬度(APB_DATA_WIDTH)，APB接?可能需要對前?提到的寄存器執(zhí)?單次或多次訪問。4.4.8.1APB3.0?持apb_wdt寄存器接?符合AMBAAPB2.0、APB3.0和APB4.0規(guī)范。SLAVE_INTERFACE_TYPE參數(shù)?于選擇寄存器接?的APB接?類型。為了符合AMBAAPB3.0規(guī)范，apb_wdt?持以下信號：PREADY?該信號始終設(shè)置為其默認值，對于所有APB進程來說該值都為?電平。PSLVERR?當(dāng)訪問受保護的寄存器?沒有相關(guān)信息時，該信號會發(fā)出錯誤以下部分討論對apb_wdt外設(shè)的APB3和APB4寄存器訪問：授權(quán)級別。當(dāng)SLVERR_RESP_EN參數(shù)設(shè)置為1時，PSLVERR信號被使能，以便apb_wdt提供來?寄存器接?的任何從機錯誤響應(yīng)。4.4.8.2APB4.0?持apb_wdt寄存器接?符合AMBAAPB2.0、APB3.0和APB4.0規(guī)范。為了符合AMBAAPB4.0規(guī)范，apb_wdt?持以下信號：PSTRB?該信號指定APB4寫選通總線。在ABP4.0寄存器接?的寫事務(wù)中，PSTRB信號指?PWDATA字節(jié)的有效性。apb_wdt有選擇地寫?PSTRB信號中相應(yīng)位為?的尋址寄存器的字節(jié)。由相應(yīng)PSTRB位選通為低電平的字節(jié)不會被修改。PPROT?該信號?持APB4協(xié)議的保護功能。僅WDT_TORR寄存器?持APB4保護功能。保護級別寄存器（WDT_PROT_LEVEL）定義了APB4保護級別，即僅當(dāng)PPROT權(quán)限?于保護級別寄存器中編程的保護權(quán)限時才更新受保護寄存器（WDT_TORR）（?表4.2.8.1-1）。否則，如果PSLVERR_RESP_EN設(shè)置為?，則PSLVERR被置位并且受保護的寄存器不會更新。如果PSLVERR_RESP_EN為低電平，則不會實現(xiàn)保護功能和PSLVERR?成邏輯。PSLVERR為PPROT和WDT_PROT_LEVEL組合置位，如表4.4.8.1-1所?。對于所有其他組合，PSLVERR被驅(qū)動為低電平。表4.4.8.1-1PPROT級別、WDT_PROT_LEVEL中編程的保護級別和從機錯誤響應(yīng)4.4.8.3從APB從站讀取和寫?當(dāng)寫?和讀取DesignWareAPB從站時，您應(yīng)考慮以下事項：如果可能的話，APB外設(shè)的??應(yīng)始終設(shè)置為等于APB數(shù)據(jù)總線的??。與ahb不同，APB總線沒有傳輸??或字節(jié)通道的概念。APB從屬?系統(tǒng)是?端字節(jié)序；apb執(zhí)?從?端AHB到?端APB的轉(zhuǎn)換。所有APB從機編程寄存器均按32位邊界對?，與APB總線?關(guān)最?APB_DATA_WIDTH為32位。?于此值的寄存器在內(nèi)存映射中占?多個位置。apb不返回任何ERROR、SPLIT或RETRY響應(yīng)；它總是向AHB返回OKAY響應(yīng)。APB從機不需要完整的32位地址總線paddr。從設(shè)備甚?包括低位,盡管它們實際上并未在32位或16位系統(tǒng)中使?。4.2.8.4從未使?的位置讀取從特定寄存器中未使?的位置或未使?的位讀取總是返回零。與會返回錯誤的AHB從站接?不同，APB從站中沒有錯誤機制，因此apb中也沒有錯誤機制。圖4.4.8.4-1顯?了寄存器映射與三個可能的APB_DATA_WIDTH值的讀/寫操作之間的關(guān)系：8位、16位和32位APB總線。圖4.4.8.4-1不同APB總線數(shù)據(jù)寬度的讀/寫位置4.2.8.532位總線系統(tǒng)對于32位總線系統(tǒng)，所有編程寄存器都可以通過?次操作來讀取或?qū)?，如圖4.4.8.4-1所?。因為所有寄存器都位于32位邊界上，所以在32位總線情況下實際上不需要paddr[1:0]。但出于可?性?的，這些位仍然存在于配置的代碼中。如果寫?不在32位邊界上的地址位置，則底部位將被忽略/不使?。4.2.8.516位總線系統(tǒng)對于16位總線系統(tǒng)，存在兩種情況，如圖4.4.8.4-1所?：要寫?或讀取的寄存器?于或等于16位在這種情況下，可以通過?次事務(wù)來讀取或?qū)?寄存器。在讀取事務(wù)的情況下，?于16位寬的寄存器在未使?的位中返回零。寫??于寄存器寬度的位位置不會發(fā)?任何事情，即僅將相關(guān)位寫?寄存器。要寫?或讀取的寄存器>16且<=32位在這種情況下，需要兩個AHB事務(wù)，這?創(chuàng)建兩個APB事務(wù)來讀取或?qū)?寄存器。第?個事務(wù)應(yīng)讀/寫低兩個字節(jié)（半字），第?個事務(wù)應(yīng)讀/寫?半字。因為總線?次讀取?個半字，所以在16位總線情況下實際上不需要paddr[0]。但出于連接?的，這些位仍然存在于配置的代碼中。如果寫?不在16位邊界上的地址位置，則底部位將被忽略/不使?。4.2.8.58位總線系統(tǒng)對于8位總線系統(tǒng)，存在三種情況，如圖4.4.8.4-1所?：要寫?或讀取的寄存器?于或等于8位在這種情況下，可以通過?次事務(wù)來讀取或?qū)?寄存器。在讀取事務(wù)的情況下，?于8位寬的寄存器在未使?的位中返回零。寫??于寄存器寬度的位位置不會發(fā)?任何事情，即僅將相關(guān)位寫?寄存器。要寫?或讀取的寄存器>8且<=16位在這種情況下，需要兩個AHB事務(wù)，這?創(chuàng)建兩個APB事務(wù)來讀取或?qū)?寄存器。第?個事務(wù)應(yīng)該讀/寫低字節(jié)，第?個事務(wù)應(yīng)該讀/寫?字節(jié)。要寫?或讀取的寄存器>16且<=32位在這種情況下，需要四個AHB事務(wù)，這?創(chuàng)建四個APB事務(wù)來讀取或?qū)?寄存器。第?個事務(wù)應(yīng)該讀/寫低字節(jié)，第?個事務(wù)應(yīng)該讀/寫第?個字節(jié)，依此類推。由于總線?次讀取?個字節(jié)，因此在8位總線情況下，paddr的所有低位都會被解碼。RTL代碼的功能進行驗證當(dāng)今數(shù)字電路設(shè)計中，RTL（RegisterTransferLevel）代碼已經(jīng)成為了一種廣泛使用的設(shè)計描述語言。驗證是數(shù)字電路設(shè)計過程中至關(guān)重要的一環(huán)，它確保設(shè)計滿足規(guī)范要求，并且在實際運行中能夠正確地完成所預(yù)期的功能。因此，對RTL代碼進行功能驗證是保證設(shè)計質(zhì)量和可靠性的重要步驟。5.1.隨機讀取操作只有當(dāng)控制器支持從存儲器數(shù)組隨機讀取數(shù)據(jù)時，它才能支持代碼在位執(zhí)行（XIP）。這種隨機讀取能力是通過使用以下方法提出的控制器實現(xiàn)的。為隨機讀取數(shù)據(jù)提供了一個讀取數(shù)據(jù)命令寄存器。默認讀取數(shù)據(jù)命令值設(shè)置在此寄存器中。這個默認命令可以由軟件設(shè)置和更改。當(dāng)主控制器從閃存數(shù)組地址空間讀取數(shù)據(jù)時，使用讀取數(shù)據(jù)的控制器命令寄存器中的值作為當(dāng)前命令?？刂破鲝腁XI4總線獲取其它控制信息，例如地址，數(shù)字根據(jù)長度和突發(fā)類型。它使用這些信息來讀取閃存內(nèi)存。通過這種方法，SPI內(nèi)存控制器克服了加載多個寄存器的額外延遲處罰，并支持默認設(shè)置的快速處罰XIP。5.2.隨機寫入操作類似于隨機讀取數(shù)據(jù)的方法，在控制器中提供了一個寫入數(shù)據(jù)命令，用于隨機寫入數(shù)據(jù)寄存器。默認寫入數(shù)據(jù)命令值設(shè)置在其中。該默認命令也可以由軟件更改。當(dāng)主控當(dāng)制器將數(shù)據(jù)寫入閃存數(shù)據(jù)數(shù)組的地址空間時，在數(shù)據(jù)命令寄存器中使用控制器寫入閃存內(nèi)存的值作為當(dāng)前命令執(zhí)行。當(dāng)?shù)貙嵤┍疚牡脑O(shè)計XIP(Execute-in-place)該模型允許將地址發(fā)送到設(shè)備，然后在兩個并行接收引腳上的數(shù)據(jù)。XIP該模型只需要一個地址來執(zhí)行更快的內(nèi)存讀取操作，而不是生命命令代碼和地址，它為應(yīng)用程序提供了極大的靈活性，可節(jié)省指令費用，減少隨機訪問時間等。如圖所示，XIP模式模擬波形。由圖可以看出，讀取數(shù)據(jù)時，XIP使能位置高的模式(xip_en=1、高電平有效)，即XIP模式已開啟，在雙線模式下(spi_dual_mode=1)快速讀取數(shù)據(jù)，通過仿真驗證，實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)。pclk表示APB的時鐘。presetn是APB復(fù)位信號。Pwdata表示APB編寫數(shù)據(jù)總線。在編寫周期中，總線控制（橋接單元）驅(qū)動。penable表示APB使能控制。在單個PCLK用于時序讀取或?qū)懭氩僮鞯闹芷趦?nèi)激活。pwrite表示讀控制。paddr表示APB地址總線。使用低地址總線8解碼寄存器的位置。psel是apbAPB連續(xù)兩次選擇外設(shè)PCLK周期。高電通常被激活，當(dāng)它被激活時，表示外部設(shè)置已被選中進行讀寫操作。驗證工具DC驗證工具（DesignCompilerVerificationTool）是一種常用的硬件設(shè)計驗證工具，用于驗證和優(yōu)化數(shù)字電路設(shè)計。它是由Synopsys公司開發(fā)的一款綜合工具，用于驗證設(shè)計的功能正確性、時序約束、功耗和面積等方面的性能。DC驗證工具在設(shè)計流程的早期階段使用，可以通過對設(shè)計進行邏輯綜合、約束條件設(shè)置和優(yōu)化來實現(xiàn)設(shè)計的驗證和驗證目標(biāo)的達成。下面是DC驗證工具的一些主要功能和特點：1.邏輯綜合：DC驗證工具通過將高級RTL設(shè)計轉(zhuǎn)換為門級電路描述，實現(xiàn)了邏輯結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和綜合。這有助于識別和糾正設(shè)計中的潛在問題，并提供更好的電路性能。2.約束條件設(shè)置：DC驗證工具允許用戶設(shè)置設(shè)計的時序約束條件，以確保電路在特定的時鐘頻率下正常工作。通過正確設(shè)置約束條件，可以避免時序故障和時鐘偏移等問題。3.優(yōu)化和面積控制：DC驗證工具采用多種優(yōu)化算法，幫助設(shè)計者優(yōu)化電路的性能和面積。它可以根據(jù)用戶定義的約束條件自動進行綜合優(yōu)化，以達到更好的電路性能和更小的芯片面積。4.功耗分析：DC驗證工具還提供了功耗分析的功能，可以評估設(shè)計在不同工作模式和負載條件下的功耗情況。這有助于設(shè)計者優(yōu)化電路的功耗，并滿足功耗約束。綜上所述，DC驗證工具是一種用于驗證和優(yōu)化數(shù)字電路設(shè)計的綜合工具。它提供了邏輯綜合、約束條件設(shè)置、優(yōu)化和面積控制以及功耗分析等功能，幫助設(shè)計者確保設(shè)計的功能正確性、時序約束和性能目標(biāo)的實現(xiàn)。APB-WDT控制器性能驗證7.1硬件測試環(huán)境搭建如圖所?，Verilogapb_wdt測試平臺包括被測設(shè)計(DUT)、AHB和APB橋總線模型以及Verashell的實例。Verashell包含?個AHB主總線功能模型(BFM)、兩個AHB從BFM、?個AHB監(jiān)視器、APB從BFM、?個APB監(jiān)視器、測試激勵、BFM配置和測試結(jié)果。AHB監(jiān)視器監(jiān)視來?AHB主BFM和從BFM的活動；APB監(jiān)視器監(jiān)督APB從站BFM的活動?！?6··PAGE18·PAGE17.2實驗結(jié)果與分析APB-WDT控制器的核心作用在于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，通過監(jiān)控和重置因軟件錯誤或其他原因卡死的系統(tǒng)，保障正常運行。它通過與APB接口的無縫集成，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝Ш图嫒菪?，同時通過精確的定時機制，可配置的超時行為，以及低功耗設(shè)計，滿足不同應(yīng)用場景的需求。在設(shè)計和驗證過程中，通過仿真、時序分析、面積以及功耗評估，確保了控制器的功能正確性、時序準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、可靠性和效率。這樣的設(shè)計不僅提升了系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力，降低了系統(tǒng)故障的風(fēng)險，也優(yōu)化了功耗，特別是對于便攜式和低功耗設(shè)備而言，具有重要的意義?？傊?，APB-WDT控制器是提升系統(tǒng)整體性能和可靠性的關(guān)鍵組件。APB-WDT控制器的設(shè)計與驗證是微電子和嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。APB是一種用于微控制器內(nèi)部的高帶寬接口，而WDT（看門狗計時器）是一種用于檢測和恢復(fù)系統(tǒng)異常（如軟件死鎖）的重要機制。設(shè)計和驗證APB-WDT控制器涉及到確保其在各種條件下都能可靠工作，從而提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。下面是設(shè)計和驗證APB-WDT控制器時可能考慮的一些關(guān)鍵點和結(jié)論。1.接口兼容性：確保WDT控制器能夠無縫地與APB接口集成，這包括了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r序、協(xié)議以及信號電平的兼容性。2.定時精度：WDT的定時器精度對于系統(tǒng)恢復(fù)是至關(guān)重要的。設(shè)計時需要考慮振蕩器的穩(wěn)定性和計數(shù)器的分辨率。3.可配置性：提供足夠的配置選項以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景，比如定時周期、超時行為（如系統(tǒng)重置或中斷觸發(fā)）等。4.低功耗：對于便攜式或低功耗設(shè)備，WDT控制器的設(shè)計需要盡可能減少電源消耗。5.測試和診斷功能：集成測試模式，以便在系統(tǒng)級測試（System-LevelTesting,SLT）中驗證WDT功能的正確性和可靠性。驗證結(jié)論1.功能驗證：通過仿真和原型板測試，驗證WDT控制器滿足所有功能要求，包括在預(yù)定時間內(nèi)檢測系統(tǒng)掛起并執(zhí)行相應(yīng)的恢復(fù)措施。2.時序驗證：確認WDT控制器與APB接口之間的時序是準(zhǔn)確的，沒有違反接口協(xié)議的情況。從上圖可以看出WDT控制器與APB接口之間數(shù)據(jù)到達時間為12.16時鐘clk1（上升沿）為20.0020.00時鐘網(wǎng)絡(luò)延遲（理想）為3.0023.00時鐘不確定性-0.3022.70數(shù)據(jù)所需時間22.49數(shù)據(jù)所需時間22.49數(shù)據(jù)到達時間-12.16均符合APB-WDT控制器的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)3.所需面積：確認WDT控制器與APB接口所需的面積圖中所知時鐘clk1的關(guān)鍵路徑長度為9.16，關(guān)鍵路徑長clk周期為20.00違規(guī)路徑數(shù)，最嚴重的持有違規(guī)，總持有違規(guī)，暫停違規(guī)次數(shù)均為0.00，組合面積為3529.881603，Buf/Inv區(qū)域為：466.636806，單元格區(qū)域為8710.553581設(shè)計面積為8710.553581，總體編譯時間為8.19整體編譯掛鐘時間為8.48。均符合APB-WDT控制器的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)功耗分析：驗證設(shè)計滿足低功耗要求，特別是在待機模式下的功耗。由上圖可知電池內(nèi)部電源=235.1096uW（98%），總動態(tài)功率=239.1674uW(100%)，電池泄漏功率=135.8190nW，凈開關(guān)功率=4.0579uW（2%）均符合APB-WDT控制器的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)完成這些設(shè)計和驗證工作后，可以得出結(jié)論，即APB-WDT控制器設(shè)計是成功的，能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。然而，需要注意的是，這只是一個大致的框架，實際的設(shè)計和驗證工作會更加詳細和復(fù)雜，可能還會涉及到更多的考慮因素和驗證步驟。

總結(jié)與展望總結(jié)：在本論文中，我們詳細探討了APB-WDT控制器的設(shè)計與驗證過程，旨在通過提升嵌入式系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，應(yīng)對系統(tǒng)可能遭遇的軟件錯誤、硬件故障或外部干擾等異常情況。通過深入分析APB總線和WDT定時器的基本原理和特性，我們設(shè)計了一個能夠在系統(tǒng)異常時自動重啟的高效APB-WDT控制器?？刂破髟O(shè)計考慮了功能需求、接口設(shè)計、狀態(tài)機設(shè)計等多個方面，并通過模擬仿真和驗證方法確保了設(shè)計的正確性和可靠性。仿真結(jié)果證明了控制器能夠正常工作，并能夠及時重置異常狀態(tài)的系統(tǒng)。本論文的