利用8051內核使SoC設計不再復雜的模擬仿真

在前面描述中可以看到，在該芯片設計中由于采用標準的8051核，其指令系統和體系結構基本沒(méi)有改變，但其中一些特殊寄存器與外圍模塊之間建立了映射關(guān)系，中斷源也得到了擴充。因此，驗證和仿真器的設計關(guān)鍵在于能否正確反映這些寄存器的狀態(tài)或通過(guò)寄存器控制這些外圍模塊的工作。

在系統芯片設計流程中，仿真器的設計與芯片設計同步甚至要提前，因此沒(méi)有現成的CPU芯片作仿真器核心；而簡(jiǎn)單地將CPU與FSK、DTMF、CAS等功能芯片組合起來(lái)替代該CPU芯片，不能實(shí)現完全仿真和模擬，特別是無(wú)法獲得外圍模擬模塊的狀態(tài)。

在這里，我們采用FPGA和FSK、DTMF、CAS等功能芯片組合成模擬CPU來(lái)替代所設計的系統芯片，系統結構可參照圖3。圖3中，8051核及數字接口部分由FPGA實(shí)現；CID部分中，FSK、DTMF、CAS、振鈴檢測等模塊則由相應硬件模塊實(shí)現。

圖3 短消息系統芯片仿真方案圖

FSK、DTMF、CAS、振鈴檢測等模塊通過(guò)接口與FPGA中8051相應寄存器對應，這樣在這些外圍模塊動(dòng)作的同時(shí)，在8051寄存器中都能正確映射；反之FPGA中相應寄存器的改變，會(huì )引起這些外圍模塊的動(dòng)作。

圖3是建立在通用8051仿真器上的短消息系統芯片仿真方案。模擬CPU模塊集成了FPGA和CID部分芯片和電路，該模塊采用與8051定義一致的引腳與仿真板相連。對于仿真板來(lái)說(shuō)，該模塊的命令和操作與標準8051是一致的，因此通用的仿真和集成環(huán)境不需要改變。仿真接口由通用8051仿真接口和模擬CPU模塊中的CID外接信號共同組成，其引腳封裝定義與系統芯片一致。這樣通過(guò)通用仿真集成環(huán)境可以觀(guān)察和控制CID部分電路，從而實(shí)現了對整個(gè)短信息系統芯片的完全驗證和仿真。

采用該方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

◇ 實(shí)現了對該SoC芯片系統功能的驗證;

◇ 完全兼容現有集成開(kāi)發(fā)和仿真環(huán)境;

◇ 簡(jiǎn)化了數?；旌显O計的驗證問(wèn)題;

◇ 經(jīng)過(guò)改進(jìn)，可以利用通用仿真器仿真和調試硬件、軟件;

◇ 由于FPGA可以隨著(zhù)芯片的改進(jìn)而重新編程，因此增大了設計和驗證的靈活性;

◇ 縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間，加快芯片上市時(shí)間。

4 結論

利用該方案構成的系統芯片驗證和仿真方案已經(jīng)在我們的設計中得到了應用。事實(shí)上，利用該方案的思想不僅可以實(shí)現基于8051核系統芯片的驗證和仿真，其它系統芯片的驗證和仿真也是可以借鑒的。