VMM验证方法在AXI总线系统中的实现

芯片验证越来越像是软件而不是硬件工作，这点已逐渐成为业界的共识。本文以软件工程的视角切入，分析中科院计算所某片上系统(SoC" target="_blank">SoC)项目的验证平台，同时也介绍当前较为流行的验证方法，即以专门的验证语言结合商用的验证模型，快速建立测试平台(Test-bench)并在今后的项目中重用。

本文提及的高级验证语言、方法学、验证基本库和仿真模型，这一套方法在近几年中正逐渐被业界广为采用。计算所的工作就是以这些最新成果为起点，对基于AXI总线协议的SoC建立测试平台。

这种新方法可大幅度提高芯片验证的效率，尤其是项目初期投入极大地降低，原因之一是面向对象编程等软件工程方法的大量引入。当然，这也对验证工程师的技能提出了新的要求。

验证方法

在验证领域，显见的趋势是语言划一、仿真平台统一、更加正规和高效。以本文介绍的项目为例，语言是SystemVerilog，平台则基于VMM构建，更有验证模型(Verification IP)助力，大幅提升了效率。正是因为部件可重用、平台结构化、以覆盖率为导向和高度自动化等特点，验证工作也愈加正规，有流程可循。

专门的验证语言，面世已有数年之久。它们出自于传统的纯粹Verilog(有时部分引入C/C++)描述的验证系统，并有很大发展。Vera、e语言和目前已成IEEE标准的SystemVerilog就是这段时期技术创新的成果。

面向对象编程特性，溯其源头便是C++语言。早在纯Verilog语言验证的时代，已有利用C++开发可重用验证代码的做法。工程师们看中的恰是OOP的封装、继承、多态及可重用等优异特性。

验证语言没有相应函数库的支持，语言本身也很难发挥效力。举一个大家熟知的例子，视窗(Windows)编程中，使用C语言直接调用视窗系统的编程接口(API)实现，是较为传统的做法，可目前却鲜有视窗程序员这样应用。为什么？工作量巨大，需维护的信息太多，从窗口尺寸、菜单列表到程序算法，都要加以考虑。因而作为解决方案之一的微软基本库(MFC)才得以大行其道。与之相得益彰的是，C++作为微软基本库的描述语言，也随视窗系统的传播，广为流行开来。

现代芯片验证领域，无例外地也出现了类似状况。大量新方法、新模型和新类库不断涌现，减轻了验证工程师们重复开发底层代码的负担，将更多精力投入到实际项目上。这一套新思路中，主要构成部分便是验证语言(如Vera、SystemVerilog)，验证基本库(RVM、VMM)和相应的验证模型。

VMM的应用

VMM不仅是方法学，更是该方法的具体实现。它包括一系列的类库(class library)、类对象(object)联接关系以及用户定制的代码。的测试平台中，各部件或即对象，是VMM基本类/扩展类的实例化(Instantiate)。所涉及到的VMM基本类有vmm_xactor、vmm_scenario_gen和vmm_data等。

图1：测试平台框图。

联接各部件，构成一个整体还需要其它一些基本类，包括vmm_env、vmm_channel 以及vmm_xactor_callbacks等。除此之外，用户要根据芯片的实际状况，添加或修改约束条件、接口联线、执行步骤、覆盖率定义和自动比对机制(auto-check)。

1. 背景

该种类型的验证平台充分利用了软件工程的成果，将整个测试平台按照所实现的功能，分门别类予以切割，实现各模块独自开发、分别维护。目前，芯片规模趋于庞大，协议愈形复杂，通常要传递海量数据，并拥有数目繁多的端口。如果还以先前纯Verilog的方式建立验证系统，将很难满足芯片开发和投片的进度。

简而言之，简单地激励DUT输入端口、监控相应的输出端口和编写临时性的代码来做数据比对，这种验证方法已相当落后了。当然，我们也看到某些结构简单的芯片还有一定市场，纯粹Verilog语言的验证平台也可以做到非常复杂(但是很难维护)，并且学习面向对象编程的代价容易令人望而却步。但这些都是主流之外的个例，故对此本文不深入展开。

现代验证系统，尽管包含数量众多的模块、多样的数据类型/协议及各模块间复杂的信息传递(保持同步、共享数据等)，它仍然是继承传统方法，归纳以往的验证经验，依照惯常的步骤建立测试平台。

VMM方法也概莫能外。依照通常的流程，它为所有应用VMM的测试平台设定了九个步骤，定义在vmm_env中：gen_cfg、build、reset_dut、cfg_dut、start、wait_for_end、stop、cleanup和report。

另一方面，VMM平台的架构按抽象层次划分，由以下部件组成：测试例(test)、场景发生器(generator)、驱动部件(driver)、监控部件(monitor)、数据比对部件(scoreboard)、数据对象(data object)、数据传输管道(channel)、回调函数集(callback)、配置总集(dut_cfg与sys_cfg)、覆盖率统计部件，以及联接并集成以上所有部件的环境对象(environment object)，。

图2：在测试平台中使用验证IP可大为降低工作量。

VMM中各个部件的使用，可参看Synopsys与ARM共同出版的手册。

2. 评估标准

该研究所之前的验证工作均采用高级验证语言Vera，使用SystemVerilog则是第一次。VMM方法的引入，究竟能在多大程度上提高验证效率？该项目既是实际工作又是一次评估。

我们设定预期值，是基于以下几点考虑：

a. 建立一个范例平台(包含简单的数据交易、自检测、覆盖率统计)需要多长时间？

b. 可扩展性，即随机测试向量的约束条件更改、自动比对机制按需求定制、功能覆盖点的添加及AXI协议的监控是否完备。

c. 验证流程可控性，如在已有的九步骤中插入额外动作；通过系统配置的改变，来控制各步骤执行的顺序和次数(比如一次reset多次cfg_dut以实现在线重复测试)。

d. 易用性也应当考虑在内。毕竟，VMM方法涵盖的内容很广，工程师们要完全掌握仍有个过程。在无法知其所以然的时候，能不能很快地知其然，并开展工作，显得非常重要。

后文的叙述都将围绕着这几方面展开。

AXI-VIP的集成

如前所述，VMM方法具备抽象分层结构、有九个执行步骤等优点，但它只是一个通用的方法，能否符合前边提出的四点判定标准还成问题。举例来说，计算所的AXI主设备(master)仿真模型是以Verilog编写的，无法在短期内实现与VMM平台的互联；完整的AXI 协议检测，对本所第一颗基于该总线的片上系统显得尤为重要；由于时间仓促，AXI仿真模型还有待修正。这些都是项目进程中无法回避的问题，而VMM方法本身又没有提供解决方法。

1. 商用验证模型

AXI验证模型(VIP)是Synopsys公司的商用模型，可配置、数据交易严格符合AXI 协议，具备完整的协议检查功能。最重要的一点是，AXI-VIP提供与VMM平台的接口。实际

上，这个VIP本身就实现了VMM平台的驱动部件(Driver)加监控部件(Monitor)的功能：向下层是与DUT通过端口相联，向上层则有基于vmm_channel/vmm_xactor_callbacks的数据传输管道。，除Test、Generator和Scoreboard之外的部分，AXI-VIP都已实现。这个商用模型对开发进度的实际贡献将取决于工程师能否快速上手。换言之，VIP的易用性决定了它的价值。

有鉴于此，Synopsys公司提供一个基于AXI-VIP的VMM范例。其中，DUT部分以AXI Bus VIP替代，TB部分实现了的分层架构。工程师作为用户只需做如下修改，便能得到包含有简单数据交易、自检测、覆盖率统计等功能的验证平台：替换DUT，并修改接口信号名；改写测试例test_1的约束条件，得到自己的测试例；增加对DUT的配置操作。上述工作于一天内完成，仿真输出结果有波形文件、Log文件及覆盖率报告。

2. AXI-VIP支持的类

AXI- VIP定义的类都有相同的前缀名“dw_vip_axi”，它们构成vmm_env当中的大部分：

a. dw_vip_axi_master_rvm；

b. dw_vip_axi_slave_rvm；

c. dw_vip_axi_monitor_rvm；

d. dw_vip_axi_master_transaction_scenario_gen；

e. dw_vip_axi_port_model_configuration；

f. dw_vip_axi_system_model_configuration；

g. dw_vip_axi_master_transaction_channel；

h. dw_vip_axi_slave_resp_transaction_channel；

i. dw_vip_axi_monitor_transaction_channel。

这些类将例化产生主设备部件、从设备部件、监控部件、配置对象、数据对象和数据传输管道等等。它们有着各自的变量、函数，提供了丰富的控制功能，涵盖所有类型的操作。

功能的完备并未损害AXI-VIP的易用性，这点在项目中得到了印证。通过三天的培训与实做，工程师们能够通过"修改约束条件来随机产生测试向量"，按照芯片测试规范改写"自动比对机制"，添加"功能覆盖点"，并利用AXI监控部件"自动检查协议"并收集与AXI协议相关的覆盖率。

这当中，按照芯片测试规范改写“自动比对机制”没有现成的VMM基本类可用。我们是从Synopsys提供的简单范例入手，利用AXI-VIP提供的回调函数集，获取数据交易信息，并实时地比对流出与流入数据。如同其他的验证系统，这部分工作是最多样化，也是最为核心的任务，所以占用三天当中的大部分时间，也在意料之中。

基于VMM的Scoreboard实现

本所验证组以VMM方法为指导，利用AXI-VIP提供的回调函数集，快速建立了该测试平台的自动比对机制。尽管还不能最终应用在十几个主/从设备的全系统中，但是，由于这部分代码封装在自定义的Scoreboard类当中，可重用、可扩展，并且符合VMM平台的接口要求，可以很方便地合入将来的系统中。该Scoreboard类的核心部分SystemVerilog代码由Synopsys提供，。

图3：自检测单元的结构框图。

左端是主设备数据缓冲及比对，右端为从设备数据缓冲及比对，中间的1到N和N 到1转换，实现数据比对任务的分配。N个从设备的比对代码，都扩展自相同的类。正因为这种设计它是可无限扩展的。基于本项目只有两个主设备的特点，我们对左边的结构做了大

幅度简化。

核心的比对部分之外，关键任务就是实时地获取各主/从设备的数据流。这在AXI-VIP(也包括Synopsys公司的其他VIP)中，已经有现成函数可用。本所工程师在两天时间内就学会使用，并结合实际完成了代码的开发与调试。

AXI-VIP包括主设备、从设备与监控设备，它们在数据交易的几个关键点将得到一次函数回调的机会，如表1所示。

表1：回调函数与相应管道的对应关系表。

依据这些回调函数对应的数据交易阶段，我们选取主设备的post_input_channel_get，从设备的pre_output_channel_put两函数来获取交易数据。

其它函数也可以用来获取数据，如监控设备的pre_activity_channel_put，就可以得到输入、输出两方面的数据。具体请参看AXI-VIP使用手册。另外，VMM回调函数还可以用于控制验证流程、插入错误数据等等，限于篇幅，本文不再展开。

本文小结

因为芯片验证工作的趋势是需要更多的软件知识和技巧。本文以中科院计算所的SoC项目为例，讲解了如何充分利用专业的验证语言基本库和商用的仿真模型快速建立测试平台。文中详细介绍了各部件的使用和AXI-VIP对象如何纳入VMM框架，以及这样做的实际意义。

VMM方法基于SystemVerilog语言，提供了完整的函数库，而作为补充的AXI-VIP，功能完备且易用性强。基于这一新方法，本所验证组工程师在五个工作日内快速建立了一套可方便扩展的测试平台。建立新系统的过程中，发现一个设计的漏洞，充分体现了该方法的高效性。

城市供水网管信息查询系统方案

城市供水管网信息查询系统解决方案 2010-2

一、应用需求随着我国经济的发展、城市规模的扩大和现代化程度的不断提高，城市的供水管网系统也越来越庞大，且许多供水管线的填埋情况复杂、资料不清，有些管线甚至仅凭当时施工工人的记忆去寻找，造成诸多设计上的失误和施工中的事故。采用人工方法，借助图纸、各类卡片来管理城市供水管网系统，已越来越难以满足实际需要。所以实现对供水管网管理系统的需求是相当迫切的。业内众多有识之士已达成共识：使用计算机，借助无线网络系统技术来进行供水管网的管理、管网设计及数据采集，已是势在必行。城市供水管网信息查询系统的主要目标是利用GIS的空间管理和分析技术，结合供水管理的业务，使业务数据可视化，使管理工作融入空间域的管理理念，使业务数据的统计分析上升到更易被人们接受的空间分析层次，从中挖掘出普通文字表格无法得到的数据信息，为供水的管理和决策提供更有价值的科学依据，使供水业务的管理、规划上升到一个更高的层次。二、系统概述城市供水管网信息查询系统是供水企业的基础生产管理信息平台，其面向各个应用层次的软件模块保证了在供水企业中设备、业务、实时信息的闭环共享；形成了各个业务部门围绕管网模型的协同作业；系统分布式的多服务器结构可将业务处理流程和管网信息的及时更新联系在一起，从而保证了系统不再需要专门的维护人员，系统也成为真正的活的工具。城市供水管网信息查询系统由调度中心、无线GPRS 网络、远程终端单元（RTU）几个部分组成：

2.1远程终端单元（RTU）远程终端单元RTU 分散的分布在供水管网的遥测点上，主要由GPRS模块、电源、天线、PLC 的CPU 及各种I/O 模板及后备电池、机箱等几部分组成。远程终端单元RTU与现场设备的开关量、模拟量信号相连，进行数据采集、处理、存储并通过GPRS 网络与调度中心传送数据，接收并执行上位机的命令。具体功能如下： RTU 机箱：安装于遥测点现场，为壁挂式，具有防盗功能（包括GPRS 模块天线），其固定螺丝置于箱体内，设置门锁，箱体内具有220V 交流电（如井下无条件具备220V电压，可考虑蓄电池、锂电池等能满足终端产品电压需求的供电装置），信号输入输出接线端子，设置交流进线空气开关，如有条件可配备一220V 交流电插座（检修时方便使用）； PLC：使用西门子、三菱、欧姆龙等知名品牌提供4 路4-20mA 模拟输入、6 路开关量输入、4 路开关量输出，无需监控中

水务管理信息系统

前言水务管理信息系统是随着水处理行业自动化水平的提升和应用需求的不断扩展应运而生的，其定位处于监控系统SCADA之上，但在企业资源管理系统ERP和同类商业系统之下，承担着承上启下的作用。水处理行业是典型的流程行业，以往的将自动化为中心的系统往往只关注于具体的生产流程和设备控制，其计算机软件系统的建立也是围绕现场控制进行的。随着对设备管理、生产分析的需求逐步增多，同时，对于大型的水务集团来说，其生产地-水厂分散并越来越多，管网也越来越复杂，面临着上层管理难度加大，需求提升；另一方面，水行业也正处在一个集团化、集约化、规模经营的发展势态中。这一切决定了对于水务集团，需要在原有的监控系统为主的软件平台之上建立一个全企业的、具备良好扩展能力的应用信息管理平台，并能随时面对生产规模的扩大和上层商业系统集成的需要。综上所述，水务集团的信息管理系统将成为整个集团生产管理的核心，其要完成的主要任务包括：建立生产管理的核心平台，通过模型化的工厂对象信息表述来实时获取管理层所需的信息并为底层的SCADA系统和其它相关系统提供深层次的应用分析能力整合过程控制、SCADA系统和商业业务管理系统，如ERP、设备资产管理系统、客户管理系统、信息管理系统等，打通信息链，更好地通过实时数据和多种数据源的整合，最大限度地发挥已有系统的功能作为对业务扩展的支持系统，提供各种标准的工业接口和可扩展的网络架构，为持续发展提供可能，并能支持多地域的统一运营模式水务生产管理系统对于确保企业生产能够长期稳定运行，提高企业数字化以及自动化管理水平意义重大。

水务生产信息管理系统在整个水务生产管理信息系统中，一般由调度中心级、分中心（分公司）级以及现场站（净水厂、污水厂、加压泵站、管网监控站等）级控制三层架构来组织系统，同时可以建一座异地实时备份中心。本系统的涉及范围将包括不同生产系统的整合，如目前的管网、水厂和污水处理厂三个部分，同时也将集成各相关的外部商业系统信息以及各辅助系统的生产信息。系统从结构上支持所有主流的水处理行业监控系统的集成，并支持大型集团的扩展能力。系统的功能与架构：实时监控(SCADA)系统完成对水务管理信息系统各个远程站的数据采集和监控管理任务，将各远程站传送的数据进行处理、分析、存档，并向各远程站发送调度及控制命令。从而实现运行数据的采集、监测、保存、输出以及设备控制；运行状态的模拟显示、状态检测、报警等；最终实现调度优化、节能降耗。水质监测系统：实现对供水水质的远程自动监测，一旦发现水质出现异常情况，能够通过现场站控制系统进行输水控制，同时向相关用户通报情况。客户管理(CIS)系统：实现大用户信息管理（如用水户的用水性质、水表口径、用水计划等）、实时用水量管理、用户报修信息管理等，以便能够更好地为用户服务。供水管网地理信息(GIS)系统：提供管网规划、电子图档、管网设施管理、日常维护等，辅助完成管网的巡线、检漏、维护、应急抢修、阀门检修、管网改造等业务，使生产管理能够上一个新台阶；可以根据需要， GIS系统可以包含GPS 系统，用于跟踪配置了GPS设备的人员及车辆。应急抢修系统：提供故障定位、事故区域显示、管网设施、用户影响汇总等情况，并提供故障隔离操作流程，还包括

AMBA_AXI总线中文详解

AXI总线协议资料整理第一部分： 1、AXI简介：AXI（Advanced eXtensible Interface）是一种总线协议，该协议是ARM公司提出的AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）3.0协议中最重要的部分，是一种面向高性能、高带宽、低延迟的片内总线。它的地址/控制和数据相位是分离的，支持不对齐的数据传输，同时在突发传输中，只需要首地址，同时分离的读写数据通道、并支持显著传输访问和乱序访问，并更加容易就行时序收敛。AXI 是AMBA 中一个新的高性能协议。AXI 技术丰富了现有的AMBA 标准内容，满足超高性能和复杂的片上系统（SoC）设计的需求。 2、AXI 特点：单向通道体系结构。信息流只以单方向传输，简化时钟域间的桥接，减少门数量。当信号经过复杂的片上系统时，减少延时。支持多项数据交换。通过并行执行猝发操作，极大地提高了数据吞吐能力，可在更短的时间内完成任务，在满足高性能要求的同时，又减少了功耗。独立的地址和数据通道。地址和数据通道分开，能对每一个通道进行单独优化，可以根据需要控制时序通道，将时钟频率提到最高，并将延时降到最低。第二部分：本部分对AXI1.0协议的各章进行整理。第一章本章主要介绍AXI协议和AXI协议定义的基础事务。 1、AXI总线共有5个通道分别是read address channel 、write address channel 、read data channel 、write data channel、write response channel。每一个AXI传输通道都是单方向的。 2、每一个事务都有地址和控制信息在地址通道（address channel）中，用来描述被传输数据的性质。 3、读事务的结构图如下：

供水管网GIS平台管理系统说明书

目录 1项目概况 (2) 1.1工作目标 2 1.2主要工作内容 2 1.3工作依据 2 2供水管网GIS信息系统解决方案 (3) 2.1系统技术性能说明 3 2.2总体设计 4 2.2.1系统总体结构 4 2.2.2软件体系结构 5 2.2.3系统部署架构 7 2.2.4软/硬件设备清单 8 2.2.5系统功能体系

8 2.3系统功能设计 10 2.3.1供水管网GIS信息系统（C/S版） 10 2.3.2供水管网GIS信息系统（B/S版） 24 2.4软件实施计划 26 2.4.1项目组织 26 2.4.2进度计划安排 26 2.4.3质量保证体系 28 2.5合理化建议 29 3管线探测解决方案 (30) 4工程主要人力资源 (30)

1项目概况 1.1 工作目标（1）完成地下供水管线探测工程及数据建库工作。本次探测范围为：XX县自来水经营有限公司所辖供水管线及水表普查，管线暂定600公里，水表暂定40000只。（2）完成XX县供水管网GIS信息系统的设计、开发与部署，提供相应的技术培训、技术支持、售后服务等工作，为XX县供水管网信息化管理提供技术支撑。 1.2 主要工作内容（1）管线探查、外业测量、水表普查和内业成果整理建库等。（2）XX县供水管网GIS信息系统设计、开发、部署调试（包括安装、现场试验、试运行、正式运行）、技术培训、技术服务、协调等。（3）完成项目验收工作。 1.3 工作依据 ?建设部《城市测量规范》（CJJ/TB-2011）； ?YB/9029-94《地下管线电磁法探测规程》； ?CJJ61-2003《城市地下管线探测技术规程》； ?GB/T7929-1995《1:500、1:1000、1：2000地形图图式》； ?《浙江省城市水业协会现代化营业所评价标准实施细则》2012版（系统建设过程中如有新版标准发布，须符合新版标准）； ?CMMI for DEV v1.2； ?经XX县自来水经营有限公司批准的技术设计书。

供水管网的整体解决方案

供水管网的整体解决方案青岛积成电子有限公司

一、概述青岛积成电子有限公司成立于 2001 年，是“中国软件行业百强企业”——积成电子股份有限公司的控股子公司，主要从事城市公用事业自动化系统和企业能源管理中心系统的开发、生产、系统集成和技术服务。公司始终坚持走自主创新和集成创新之路，是国家认定的“高新技术企业”和“软件企业”，是中国直读式自动抄表的技术倡导者、产业化推动者和行业标准制订者。根据具体要求，我公司采用“iES-D1000 直读式自动抄表系统”和“RS-485 直读式远传大口径水表”作为该项目的配置方案。本系统拥有多项国家专利，内嵌自主开发的专用大规模集成电路芯片；完全符合建设部颁布的《JG/T 162-2009 住宅远传抄表系统数据专线传输》、《CJ/T 188-2004 户用计量仪表数据传输技术条件》和《CJ/T 383-2011 电子直读式水表》、《CJ/T 224-2006 电子直读式水表》四个行业标准；已成为山东省城市供水一户一表改造推荐选型；已取得《制造计量器具许可证》、《软件产品登记证书》、《高新技术产品认定证书》；严格按照 ISO9001 质量管理体系组织研发、生产和服务；已在山东、河北、安徽、山西、内蒙古、辽宁、黑龙江、江苏、广西、湖北、四川、湖南、贵州、江西等 30 个省份 100 多个地市水司一户一表中稳定运行，取得大量工程实例。二、规范标准本方案提供的软硬件设备和技术均符合国家和地方的法律法规，按ISO9001 质量保证体系的要求组织生产和提供技术服务，执行最新版本的国际标准、国家标准及行业标准和有关规范，符合环保要求。

AMBAAXI总线详解

AXI 总线协议资料整理第一部分： 1、AXI 简介：AXI (Adva need eXte nsible In terface 是一种总线协议，该协议是ARM 公司提出的AMBA( Advanced Microcontroller Bus Architecture)3.0 协议中最重要的部分，是一种面向高性能、高带宽、低延迟的片内总线。它的地址/控制和数据相位是分离的，支持不对齐的数据传输，同时在突发传输中，只需要首地址，同时分离的读写数据通道、并支持显著传输访问和乱序访问，并更加容易就行时序收敛。AXI 是AMBA 中一个新的高性能协议。AXI 技术丰富了现有的AMBA标准内容，满足超高性能和复杂的片上系统(SoC)设计的需求。 2、AXI 特点：单向通道体系结构。信息流只以单方向传输，简化时钟域间的桥接，减少门数量。当信号经过复杂的片上系统时，减少延时。支持多项数据交换。通过并行执行猝发操作，极大地提高了数据吞吐能力，可在更短的时间内完成任务，在满足高性能要求的同时，又减少了功耗。独立的地址和数据通道。地址和数据通道分开，能对每一个通道进行单独优化，可以根据需要控制时序通道，将时钟频率提到最高，并将延时降到最低。第二部分：本部分对AXI1.0 协议的各章进行整理。第一章本章主要介绍AXI 协议和AXI 协议定义的基础事务。 1 、AXI 总线共有5 个通道分别是read address channel 、write address channel 、read data channel、write data channe、l write response ehanne。每一个AXI传输通道都是单方向的。 2、每一个事务都有地址和控制信息在地址通道( address channel 中，用来描述被传输数据的性质。 3、读事务的结构图如下：

基于GIS的城市供水信息系统的设计与实现

基于GIS的城市供水信息系统的设计与实现21世纪，信息化技术的应用已经得到了非常深入的普及。在信息化发展的浪潮下，城市的供水企业作为一个传统的公共资源提供企业，顺应了时代的潮流，进行了信息化的改革和发展。同时，供水行业由于行业的特殊性，需要对复杂且庞大的地下供水管网进行管理。基于以上的基本条件，对供水管网等进行了研究，提出了供水管网信息管理信息系统方案，并设计和实现了应用系统。标签：基于GIS；城市供水；信息系统；设计；实现一、GIS城市供水信息系统建设的基本原则（一）实用性原则供水管网信息管理系统应该满足日常王作的实际需求，提高管理人员的工作效率，实现供水管理的自动化、信息化。使得最终用户在日常使用中获得方便和帮助。最终实现管理成本和生产成本的降低。（二）可靠性原则信息系统的自身系统安全和数据安全都是相当可靠的，系统设计时应考虑灾备冗余和性能冗余。当遇到信息安全事件时，（包括但不限于系统遇到攻击、系统服务雍疾、数据遭遇丢失和恶意篡改），都有相应的技术手段和应急预案可进行系统修复和重建。最大限度的降低由于系统安全事件而造成的相应损失。（三）完备性原则系统内数据的录入都是经过相应验证和检査的。数据的完整性和賴合关联性是系统设计时候所必须考虑的因素。从而确保系统数据是准确的且满足最终用户需要的。（四）科学性和规范性原则系统开发过程的每个环节都是严格按照软件工程理论和软件项目管珪要求进行的。从而使得系统符合相关要求的科学性和规范性要求。同时，系统在业务处理上，还需要满足相关给排水理论和实际管理学理论的要求。且符合供水行业的相关文件的要求和规范。（五）经济性和可操作性原则在系统设计时，要充分考虑到系统项目建设的实际需要，在软硬件的选型上具各相应的性能要求和经济性要求。在项目实施过程中，严格按照软件工程相关规范进行实施，降低软件开发的工程效率，降低不必要的费用。同时，在设计上，

AXI_reference_guide(AXI总线设计参考指南)

[Guide Subtitle] [optional] UG761 (v13.1) March 7, 2011 [optional]AXI Reference Guide UG761 (v13.1) March 7, 2011

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智慧水务

智慧水务的本质是一种具有综合性、整体性的行业信息化发展过程，也可以指符合智慧化特点的一个具体的城市或区域的水务系统。智慧水务是指把新兴的信息技术充分运用于城市水务综合管理，把传感器嵌入和装备到自然水和社会水循环系统中，并通过普遍连接形成“感知物联网”；然后通过超级计算机和云计算将“水务物联网”整合起来，以多源耦合的二元水循环模拟、水资源调控、水务虚拟现实平台等为支撑，完成数字城市水务设施与物理城市水务设施的无缝集成。依托机制创新，整合共享气象水文、水务环境、市容绿化、建设交通等涉水领域的信息，构建基于数据中心的应用系统，为电子政务、水务业务管理、涉水事务跨行业协调管理、社会公众服务等各个领域及需求提供智能化的支持，从而能以更加精细、动态、灵活、高效的方式对城市水务进行规划，设计和管理，达到“智慧水务”的状态智慧水务建设内容：监测体系：围绕防汛抗旱、水资源、水环境和水生态管理4类核心业务，完善水务监测体系。控制体系：洪水控制体系、水源控制体系、城市供水控制体系、城市排水控制体系、生态河湖控制体系。业务应用体系：在共性业务上使用统一的通用模块，针对个性业务可以开发个性模块。通过管理平台实现模块的共享、升级和管理。形成上下贯通、左右协同的业务应用链条，为社会公众、水务各级管理部门提供在线服务和决策支持。水务数据中心：通过元数据库结合数据资源目录的方式实现数据的标准化管理，并在现有综合库的基础上建设数据仓库，为分析、统计、决策等过程提供数据支撑。建设水信息基础平台，建立形式多样、使用灵活、方便快捷的资源共享服务系统。智慧水务建设目标：总体目标：增强城市整体的防汛抗洪抗旱、水资源开发利用、水生态环境保障、城乡供水排水以及对公众服务的能力，提高水务建设管理和服务水平；促进

AXI总线的一些知识

AXI总线的一些知识 AXI-stream总线简介-LDD 本节介绍的AXI是个什么东西呢，它其实不属于Zynq，不属于Xilinx，而是属于ARM。它是ARM最新的总线接口，以前叫做AMBA，从3.0以后就称为AXI了。 Zynq是以ARM作为核心的，运行时也是第一个“醒”过来，然后找可执行代码，找到后进入FSBL（第一引导阶段），接着找配置逻辑部分的bit文件，找到后就叫醒PL按照bit中的方式运行，再接着找可执行代码，进入SSBL（第二引导阶段），这时就可以初始化操作系统的运行环境，引导像Linux这样的大型程序，随后将控制权交给Linux。Linux运行时可以跟PL进行数据交互。注意了，就在这时候，数据交互的通路，就是我们本节要讲的AXI总线。说白了，AXI就是负责ARM与FPGA之间通信的专用数据通道。 ARM内部用硬件实现了AXI总线协议，包括9个物理接口，分别为AXI-GP0~AXI-GP3，AXI-HP0~AXI-HP3，AXI-ACP接口。如下图黄圈所示。可以看到，只有两个AXI-GP是Master Port，即主机接口，其余7个口都是Slave Port（从机接口）。主机接口具有发起读写的权限，ARM可以利用两个AXI-GP主机接口主动访问PL 逻辑，其实就是把PL映射到某个地址，读写PL寄存器如同在读写自己的存储器。其余从机接口就属于被动接口，接受来自PL的读写，逆来顺受。这9个AXI接口性能也是不同的。GP接口是32位的低性能接口，理论带宽600MB/s，而HP和ACP接口为64位高性能接口，理论带宽1200MB/s。有人会问，为什么高性能接口不做成主机接口呢？这样可以由ARM发起高速数据传输。答案是高性能接口根本不需要ARM CPU来负责数据搬移，真正的搬运工是位于PL中的DMA 控制器。位于PS端的ARM直接有硬件支持AXI接口，而PL则需要使用逻辑实现相应的AXI协议。Xilinx提供现成IP如AXI-DMA，AXI-GPIO，AXI-Datamover都实现了相应的接口，使用时直接从XPS的IP列表中添加即可实现相应的功能。有时，用户需要开发自己定义的IP同PS进行通信，这时可以利用XPS向导生成对应的IP。xps中用户自定义IP核可以拥有AXI-Lite，AXI4，AXI-Stream，PLB和FSL这些接口。后两种由于ARM这一端不支持，所以不用。

供水管网DMA分区定量产销差控制一体化系统解决方案

供水管网DMA分区定量产销差控制一体化系统解决方案摘要：本文着重介绍了实施DMA管理的意义和实施步骤，通过供水管网系统分区计量，建立常设的、数字化的漏水监测控制系统；通过DMA把整个供水管网系统划分为若干小区，划小核算单位，对各区域分开管理，从而达到控制产销差，并保证其持续稳定地降低的目的，最终达到国家允许的范围；通过DMA的实施，对各区域分开管理，贯彻新的理念，新的方法，实际上也是为营业管理、管网管理与水损监测控制的合并，进行职责的重组与管理结构再造, 使供水企业的运营管理由原来营业、管网分开的粗放式管理，逐步实现营、管、控一体化的数字化精细管理的一个基础而又必要的工作。关键词：产销差控制、DMA分区计量、压力管理、水平衡、渗漏预警，精细化管理前言随着城镇化规模的不断扩大，市场经济的不断深入、供水企业产销差率不仅居高不下，而且有提高的趋势。这是我国供水行业目前急需解决的问题。近年来，虽然，我国供水行业在不断努力，试图通过对管网漏水进行探测和控制，以达到降低产销差的目的，但是收效不大。

1.1具体表现如下： 1.1.1进行规模性的漏水探测，短期内（半年）降低了产销差，然后产销差会回升； 1.1.2确实查出一些漏水点，产销差控制效果与理想状态差距较大； 1.1.3查明的漏水点漏量不少，但对产销差降低影响不大。 1.2造成这种结果的主要原因如下： 1.2.1目前我国主要以探测漏水点，降低当前产销差为目的，但在依靠管网管理，追求长远、持续控制管网漏水，不断提高供水收益方面考虑的比较少。因而，漏水探测工程以短期工作为主，而不是持续几年的反复探测、维护与保持； 1.2.2在管网漏损控制方面，虽然从宏观上讲有国家地方规定，但从水司的管理上并没有建立以数据为依据的管网漏水的衡量标准。即不能知道目前管网的漏水状况，更不能精确确定管网漏水控制的总体目标和阶段目标，因此不能依据数据有计划系统的控制管网漏水； 1.2.3漏水探测方法简单和落后。由于漏水探测目前是以探测的漏水量或漏水点收费，漏水探测队伍从利益的角度考虑，只是采用简单技术，检测出简单容易找到的漏水点，其结果是对降低产销差贡献微小，或短期降低后快速回升。

AMBA+AXI4总线的研究与实现

硕士学位论文 AMBA AXI4总线的研究与实现 RESEARCH AND IMPLEMENTATION OF AMBA AXI4 BUS 杨舜琪哈尔滨工业大学 2011年12月

国内图书分类号：TN47 学校代码：10213 国际图书分类号：621.3 密级：公开工学硕士学位论文 AMBA AXI4总线的研究与实现硕士研究生：杨舜琪导师：张岩教授申请学位：工学硕士学科：微电子学与固体电子学所在单位：深圳研究生院答辩日期：2011年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学

Classified Index: TN47 U.D.C: 621.3 Dissertation for the Master Degree in Engineering RESEARCH AND IMPLEMENTATION OF AMBA AXI4 BUS Candidate：Shunqi YANG Supervisor：Prof. Yan ZHANG Academic Degree Applied for：Master of Engineering Speciality：Microelectronics and Solid-State Electronics Affiliation：Shenzhen Graduate School Date of Defence：December, 2011 Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着集成电路设计复杂度的提高和产品上市时间压力的增大，基于IP核复用的SoC（System on Chip）设计已经成为一种重要的设计方法。总线桥的设计和IP核的互连问题已经成为SoC平台中最重要的课题。IP核互连的方法，总线桥的设计以及总线协议决定了SoC平台的性能。AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）总线规范由ARM公司定义。它是一组基于ARM核的SoC通信的标准协议。最新的AMBA 4.0总线协议具有带宽高、延迟小和设计灵活等诸多优点，它目前已成为业界首选的高性能总线标准。本文分析并比较了Wishbone总线标准与AMBA 4.0总线标准的异同。根据AMBA 4.0总线标准中AXI4协议和AXI4-Lite协议，设计并实现了总线桥以及互连模块的VLSI结构。本文研究内容主要包含以下三个部分：首先，为了扩充AXI4总线可使用的IP核资源，本文设计了基于Wishbone 总线和AXI4总线的总线桥IP核，包括把基于Wishbone总线的主设备集成到AXI4总线系统的WB/AXI4总线桥，把基于Wishbone总线的从设备集成到AXI4总线系统的AXI4/WB总线桥，把基于Wishbone总线的主设备集成到AXI4-Lite总线系统的WB/AXI4-Lite总线桥和把基于Wishbone总线的从设备集成到AXI4-Lite总线系统的AXI4-Lite/WB总线桥。其次，本文设计了基于AXI4总线的两种互连结构，包括交叉开关（crossbar switch）和分享型总线（share bus）。两种互连结构设计主要模块包括地址解码器和仲裁器。最后，本文针对设计的总线桥和互连结构，使用Verilog HDL语言进行了硬件实现，在ModelSim环境下通过了功能验证，使用ISE13.1工具进行逻辑综合，分析比较了各IP核的性能。从验证和综合来看，本文的IP设计严格遵循Wishbone总线和AMBA4.0总线的协议规范，WB/AXI4总线桥，AXI4/WB总线桥，WB/AXI4-Lite总线桥和AXI4-Lite/WB总线桥在Xilinx公司Virtex5的FPGA芯片上达到的时钟频率分别279MHz，346 MHz，442 MHz和427 MHz，AXI4总线的交叉开关互连结构在284MHz的工作频率下，拥有22.5Gbps的数据吞吐量，AXI4总线的分享型互连结构在342MHz的工作频率下，拥有6.7Gbps的数据吞吐量，说明各IP 核都具备高速的数据传输能力，完全可以胜任实际应用。关键词：互连总线；AMBA AXI4总线；Wishbone总线；协议转换

供水管网地理信息系统

前言需求：近年来，随着城市规模不断的扩大和生活水平的日益提高，城市供水管网系统越来越庞大。如何应对社会的发展，更好地服务于社会，作为城市供水系统的重要组成部分，供水管网将面临管理上的更高要求和严峻考验。在传统的供水管网管理中，管网数据基本上采用图纸方式进行管理的，存在许多弊端，对错综复杂的管线网络管理起来非常被动。地图以图纸的形式存放，不便于查询和保存，导致日后维护工作难度加大，有些管线甚至仅凭当时施工人员的记忆去寻找，导致很难及时地发现和处理事故，给供水企业带来巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，使用计算机，借助地理信息系统技术对供水管网的规划、设计、建设及运行维护进行科学管理，实现管网基础信息管理与业务管理的同步发展，提高供水企业整体水平和服务质量。这是供水企业发展的必然趋势，是科学管理的必然选择。现状：目前，供水管网系统在国内部分大中城市已经应用起来，中部地区也在加紧步伐。平台：北京超图地理信息技术有限公司作为我国较早研究GIS 技术的公司之一，其自主研发的SuperMap GIS 平台采用全组件式开发方法，扬长避短，吸取了国内外各大GIS 软件的优点，同时弥补了其他GIS平台的不足。SuperMap GIS 已连续多年获得国家级的殊荣，在国内外各个行业得到广泛的应用，市场占有率稳居国内GIS行业榜首。更令人振奋的是SuperMap GIS 是我国第一个走向国际社会胡GIS 产品，发布了多种语言版本港、台湾等国家或地区出现蓬勃发展的势头。因此，经过多个GIS 软件平台综合评估对比，我公司选用SuperMap GIS 为本系统GIS平台，能让本系统架构更灵活，功能更强大，性能更稳定、服务更到位。产品：在供水管网地理信息系统产品研发与项目实施的过程中，我公司不断加强和提高系统核心技术、工程质量以及服务水平，不断完善软件产品功能，力求创新，将先进的软件设计思想与管理理念相结合并应用于实际工作中，使用户得到最好的应用效果。

供水管网的整体解决方案

供水管网的整体解决方案积成电子

一、概述积成电子成立于 2001 年，是“中国软件行业百强企业”——积成电子股份的控股子公司，主要从事城市公用事业自动化系统和企业能源管理中心系统的开发、生产、系统集成和技术服务。公司始终坚持走自主创新和集成创新之路，是国家认定的“高新技术企业”和“软件企业”，是中国直读式自动抄表的技术倡导者、产业化推动者和行业标准制订者。根据具体要求，我公司采用“iES-D1000 直读式自动抄表系统”和“RS-485 直读式远传大口径水表”作为该项目的配置方案。本系统拥有多项国家专利，嵌自主开发的专用大规模集成电路芯片；完全符合建设部颁布的《JG/T 162-2009 住宅远传抄表系统数据专线传输》、《CJ/T 188-2004 户用计量仪表数据传输技术条件》和《CJ/T 383-2011 电子直读式水表》、《CJ/T 224-2006 电子直读式水表》四个行业标准；已成为省城市供水一户一表改造推荐选型；已取得《制造计量器具许可证》、《软件产品登记证书》、《高新技术产品认定证书》；严格按照 ISO9001 质量管理体系组织研发、生产和服务；已在、、、、、、、、广西、、、、、等 30 个省份 100 多个地市水司一户一表中稳定运行，取得大量工程实例。二、规标准本方案提供的软硬件设备和技术均符合国家和地方的法律法规，按ISO9001 质量保证体系的要求组织生产和提供技术服务，执行最新版本的国际标准、国家标准及行业标准和有关规，符合环保要求。

2.1 执行如下标准和规： JG/T 162-2009 住宅远传抄表系统数据专线传输 CJ/T 188-2004 户用计量仪表数据传输技术条件 CJ/T 383-2011电子直读式水表 CJ / 224-2012 电子远传水表 GB/T 17626电磁兼容试验和测试技术 GB 4706 家用和类似用途电器的安全特殊要求 GB/T 788.1-2007/ISO 40461-1:2005 封闭满管道中水流量的测量用冷水水表和热水水表第一部分：规 GB/T 2423.21-2008 电工电子产品环境试验 GB/T 2829-2002 周期检验计数抽样程序及表 GB/T 4797.2-2005 电工电子产品自然环境条件 DL/T 698-1999 低压电力用户集中抄表系统技术条件 ISA S5.4 仪表回路图 ISA S5.5 过程显示用图形符号 ISA RP55.1 数字处理计算机硬件测试 ISO 8824 信息处理系统 ISO X.25 分组交换数据网 CCITT V.24 数据终端设备（DTE）与数据通信设备（DCE）之间的互连电路定义表 CCITT V.28 非平衡双流互连电路的电气特性 NEC 美国国家电气法规

AXI总线学习

PG021

寄存器空间全部是小端地址模式： DMA控制寄存器： Bit0:0当前DMA操作完成后停止DMA传输或者S/G方式下未完成的命令或传

输都被清掉。AXI4-Stream outs are potentially terminated early. Descriptors in the update queue are allowed to finish updating to remote memory before engine halt. 1启动DMA传输。 Bit2:软件复位整个DMA引擎。 Bit12:中段完成使能。 Bit13:中段完成延时使能。简单模式下无效。 Bit14:错误中断时能。 Bit23:16中断阈值。最小值为1.每发生一次中断，中断阈值计数器减一，当中断阈值寄存器为0时，DMA引擎向外产生一个中断。简单模式下无效。 Bit31:24中断延时寄存器。用来设置中断超时时间。Interrupt Delay Time Out. This value is used for setting the interrupt timeout value. The interrupt timeout is a mechanism for causing the DMA engine to generate an interrupt after the delay time period has expired. 当中断延时寄存器失效后为了保证仍然可以差生中断。 This is used for cases when the interrupt threshold is not met after a period of time, and the CPU desires an interrupt to be generated. Timer begins counting at the end of a packet and resets with receipt of a new packet or a timeout event occurs. Setting thisvalue to zero disablesthe delay timer interrupt. 如果在一定的时间内，中断阈值寄存器仍然不到0，而且CPU希望产生一个中断。那么在一个数据包完成后，计数器开始计数直到接收到一个新包后或者超时事件发生后复位计数器。 DMA状态寄存器： Bit0:停止状态位。 0=DMA运行 1=DMA通道停止。从DMA控制寄存器的停止位到状态位反映出来有一段时间。Bit1:DMA通道空闲。 Bit3:支持S/G方式否。 Bit4:DMA内部错误。 Bit5:DMA Slave错误。 Bit6:DMA译码错误。 Bit8:SG方式内部错误。 Bit9:SG方式从设备错误。 Bit12:DMA传输完成中断位。如果中断完成了并且中断阈值达到了，就会产生一个AXI DMA中断。

浅谈城市供水管网地理信息系统的设计与实现

浅谈城市供水管网地理信息系统的设计与实现摘要：随着经济的发展、社会的进步，城市社区以及城镇人口是越来越多了，与此同时城市的供水问题则越来越日益扩大，而本文就是根据供水的问题来建立一种城市供水管网信息管理系统，该系统细介绍了供水管网现状存在的问题，进而对系统进行分析，阐述了系统的原则，设计主要功能设计及其系统完善，为我国在城市供水管网地理信息系统的设计与实现提供了一个有效的参考。关键词：城市供水管网；地理信息系统；设计；实现城市地下综合管线是城市基础设施的重要组成部分,是保证城市生产、生活正常运转的重要基础条件,是城市安全与繁荣的根基,是城市的“生命线”和“血脉”, 也是城市规划、建设和管理的基础资料和公众共享的信息资源,城市供水管网作为其中的组成部分,更是重中之重。城市供水管网信息管理系统在全矢量化、大比例尺电子地图基础上实现对分布城市范围内的供水管网和附属设施进行科学的组织与管理。该信息管理系统建成后将有利于提高供水管网信息现代化管理水平,促进城市精细化管理,保障供水管网管理高效率、高质量的运转,大大提高供水公司的办公效率,为建设数字化城市提供基础。一、我国目前供水管网现状存在的问题随着我国城市化进程的发展，市政的基拙设施建设也越来越困难，城市的建筑物由于太过于密集而造成向郊区不断的扩展趋势。这造成了城市供水管网系统的布置不够合理，其主要表现在以下几个方面:①人们依然使用较为传统的方式进行水质的测量，这种方式并不能充分满足目前社会发展的需要;②在供水管网系统的建设过程中，所采用的网管都是比较的陈旧，有些还有损坏的地方，造成管网系统在运行中容易发生质量的问题，不利于人们生活水平的提高;③供水管网系统在安装的过程中，其节点的流阻系数不是很明确;④在管网的安装完成后，技术人员运用过去传统的方法对其水力进行计算，造成在具体的实际使用中，管网的压力不能满足用户实际需要的压力，不利于用户的正常用水;⑤在计算管网的过程中，技术人员要建立一个微防的模型，但在具体的实际工作中，虽建立了此种模型，但缺少一定的安全与可靠性，实施起来就非常的困难;⑥技术人员运用过去的网络模式对供水的管网系统进行安装，因为这种模式所涉及到的泵比较多，且工作的周期比较长，在安装的过程中很容易受到磨损，维修起来也很不容易，增加了管网的施工难度。二、系统分析（1）需求分析所谓的需求分析，就是分析用户的需求。该需求分析的结果能间接反映出用户对该项工作的态度，也能直接反应了用户的实际需求，这将直接可能会影响到接下来要开展的各个阶段的设计、施工等，同时也直接影响到该方法设计的结果是否科学、合理以及实用。因此需求分析的工作就是明确设计人员应该怎样设计来满足各个用户的各种需求的，这项工作是开展实施设计的重要开端，这关系到设计的结果与用户的利益等。（2）现场以及数据采集分析现场的现状分析是在设计开始阶段中的关键的步骤，其主要体现在当前系统业务的流程、业务的职能、管理的模式以及多方面的相关信息等方面。城市供水管网是城市的必备结构，它的准确、系统、安全的管理是城市发展的关键。城市的供水管遍布城市的每一个角落，其组成了一个庞大的、复杂的供水管网络，若

供水管网GIS系统解决方案

供水管网GIS信息化系统项目解决方案江苏省地质勘查技术院

目录 1项目概况 (2) 1.1工作目标 (2) 1.2主要工作内容 (2) 1.3工作依据 (2) 2供水管网GIS信息系统解决方案 (3) 2.1系统技术性能说明 (3) 2.2总体设计 (4) 2.2.1系统总体结构 (4) 2.2.2软件体系结构 (5) 2.2.3系统部署架构 (7) 2.2.4软/硬件设备清单 (8) 2.2.5系统功能体系 (8) 2.3系统功能设计 (10) 2.3.1供水管网GIS信息系统（C/S版） (10) 2.3.2供水管网GIS信息系统（B/S版） (24) 2.4软件实施计划 (26) 2.4.1项目组织 (26) 2.4.2进度计划安排 (26) 2.4.3质量保证体系 (27) 2.5合理化建议 (28) 3管线探测解决方案 (29) 4工程主要人力资源 (29)