Desarrollo de una Plataforma Virtual de un acelerador hardware FPGA para DPI

Abstract

En este trabajo se realiza la arquitectura en TLM-2.0 de un sistema de captura y filtrado de paquetes TCP/IP, que incluye un bloque destinado a eliminar las cabeceras de dichos paquetes Ethernet, con objeto de procesar únicamente su carga útil o payload. Posteriormente, se crea una plataforma virtual del sistema basado en el dispositivo System on Chip FPGA de la serie Xilinx Zynq-7000. El trabajo realizado consiste en estudiar el uso de lenguajes en alto nivel SystemC TLM-2.0, el uso y ventajas de las plataformas virtuales, la funcionalidad de la plataforma de referencia y, por último, la creación de su prototipo virtual con objeto de validar y analizar el funcionamiento del sistema de Inspección Profunda de Paquetes (DPI). El sistema DPI debe recibir tramas Ethernet, extraer su cabecera y determinar si se realiza su filtrado o no. En caso positivo, el paquete será enviado al motor de búsqueda para el análisis de la carga útil del paquete o reenviado por la interfaz de red Ethernet. Una vez estudiado la metodología de diseño basado en plataformas virtuales, se pasa a estudiar el modelado a nivel de transacciones. En concreto, se profundiza en el estándar SystemC TLM-2.0, el cual se basa la herramienta de creación de plataformas virtuales usada en este trabajo. Esta herramienta, Vista de Mentor Graphics, ofrece un entorno para el desarrollo, integración, validación y optimización de los diseños complejos de los sistemas embebidos. Permite ejecutar software en los modelos de los procesadores que proporciona, además de los modelos funcionales del hardware. Con Vista se realiza la arquitectura del DPI en TLM-2.0 y a través de Virtual Prototype Kits, se dispone del prototipo virtual del dispositivo Xilinx Zynq-7000. Se realiza la integración de la plataforma y se desarrolla de la aplicación empotrada que se ejecuta en el procesador ARM Cortex A9 disponible en el SoC. Posteriormente, se genera la plataforma virtual, que es un ejecutable de la simulación derivado de la plataforma TLM creada en Vista pudiendo ser usada para realizar la simulación, depurado y análisis hardware/software.