基于混合建模的SoC軟硬件協(xié)同驗證平臺研究

摘 要 針對SoC片上系統的驗證，提出新的驗證平臺，實(shí)現SoC軟硬件協(xié)同驗證方法。首先介紹SoC軟硬件協(xié)同驗證的必要性，并在此基礎上提出用多抽象層次模型混合建模(Co-Modeling)的方法構建出驗證平臺。然后，闡述了此驗證平臺的優(yōu)點(diǎn)，如驗證環(huán)境統一、仿真速度快等，接下來(lái)介紹了驗證平臺架構及關(guān)鍵部分的具體實(shí)現。最后以一個(gè)實(shí)例說(shuō)明此驗證平臺的可用性。此驗證平臺適于實(shí)現SoC軟硬件協(xié)同驗證，降低了SoC的驗證難度。
關(guān)鍵詞 片上系統軟硬件協(xié)同驗證混合建模驗證平臺

引 言
伴隨著(zhù)微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和摩爾定律的不斷應驗，IC設計的規模越來(lái)越大，集成度也越來(lái)越高，已經(jīng)足以將整個(gè)系統集成到一個(gè)芯片中，這種技術(shù)就是SoC(System onChip，片上系統)技術(shù)。相對于PCB(Printed CircuitB0ard，印刷電路板)級的系統，SoC的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。SoC意味著(zhù)更好的電路時(shí)序和更高的可靠性，但同時(shí)SoC也意味著(zhù)更復雜的邏輯。為了解決SoC的眾多設計難題，SoC設計方法學(xué)中最顯著(zhù)的一個(gè)特征就是IP(Intellec-tual Property，知識產(chǎn)權)的復用技術(shù)；然而系統的復雜度決定了不可能簡(jiǎn)單地將各個(gè)IP模塊集成起來(lái)就完成了SoC的設計，SoC驗證成為了一個(gè)新的問(wèn)題。
在驗證問(wèn)題成為SoC設計的新的挑戰之后，人們逐漸提出各種應對方法。其中，SoC軟硬件協(xié)同驗證的思想，切實(shí)反應了SoC驗證中的問(wèn)題和解決方法，越來(lái)越多地受到關(guān)注。本文以SoC軟硬件協(xié)同驗證思想為基礎，提出一種驗證平臺的實(shí)現；同時(shí)考慮到SoC的不同設計層次，建立起統一的高速的系統級驗證環(huán)境，有效的緩解了SoC驗證中的關(guān)鍵難題。

1 SoC軟硬件協(xié)同驗證
SoC設計中，系統的功能是需要SoC的軟件硬件相互配合共同實(shí)現的，這就出現了軟硬件接口的驗證問(wèn)題。在以往的系統設計流程中，由于軟件的實(shí)際運行需要一個(gè)完整的可用的硬件平臺，軟件與硬件的接口的驗證過(guò)程是在硬件全部開(kāi)發(fā)完畢，至少獲得了硬件原型之后。這樣的開(kāi)發(fā)流程最嚴重的問(wèn)題就是，軟硬件之間的接口可能出現設計上的錯誤。而要糾正這樣的錯誤，要么修改軟件來(lái)適應硬件(這一般都會(huì )導致系統整體性能的損失)，要么修改硬件來(lái)適應軟件(這又要導致硬件的設計、制造的更改，造成成本上升，設計周期延長(cháng))。無(wú)論哪一種方法都是設計者所不希望看到但是又不能保證避免的。所以，在SoC的設計方法學(xué)中，必須在軟硬件的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，就完成硬件原型的建立，并開(kāi)始軟硬件的聯(lián)合驗證，即SoC軟硬件協(xié)同驗證。

2 混合建模實(shí)現SoC軟硬件協(xié)同驗證
本文在一般的SoC軟硬件協(xié)同驗證的基礎上，提出混合建模方法(Co-Modeling)，使用各種不同抽象層次的模型共同組成SoC硬件系統，直接為SoC的軟件提供可運行的載體，來(lái)實(shí)現SoC軟硬件協(xié)同驗證。不同抽象層次的模型包括事務(wù)級模型、功能性模型的高抽象層次的模型和RTL模型。
2．1 驗證平臺架構說(shuō)明
如圖1所示，整個(gè)驗證平臺的架構可以分為兩個(gè)部分：軟件建模部分，以PC機上軟件的形式建模；硬件建模部分，以FPGA的形式建模。全部的硬件部分和除“ARM軟件集成開(kāi)發(fā)環(huán)境”之外的軟件部分都用來(lái)建模SOC硬件系統，SoC軟件可以直接在這個(gè)SoC硬件系統模型上運行、調試，如圖中“ARM軟件集成開(kāi)發(fā)環(huán)境”所示。驗證平臺建模的SoC硬件系統，是針對ARM架構的SoC，以AHB總線(xiàn)為基礎。AHB總線(xiàn)上的各模塊為建模的基本單元。