應用于SoC設計中IP核的接口技術(shù)

　　OCP簡(jiǎn)介

　　基于IP核復用技術(shù)的SoC 設計使芯片的設計從以硬件為中心轉向以軟件為中心，芯片設計不再是門(mén)級的設計，而是IP核和接口及其復用設計。IP核集成到系統所要考慮的問(wèn)題包括：同步，例如全局執行、數據交換和協(xié)議方面的同步操作；協(xié)議轉換，不同模塊間不兼容的協(xié)議的轉換，封裝可用來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，但需要考慮時(shí)序約束；I/O緩存，為滿(mǎn)足系統行為和時(shí)序約束可能需要緩存數據。另外，出于對核設計的保護會(huì )故意隱藏一些信息，而這些信息在集成時(shí)可能需要。為解決這些問(wèn)題需要一個(gè)好的接口標準，一些大公司現在已有自己的IP核接口標準，比如Altera的Avalon，Atlantic、IBM的CoreConnect、ARM的AMBA等。因為核的多樣性，使用完全相同的接口是不現實(shí)的，OCP將軟件中的分層概念應用到IP核接口，提供一種具有通用結構定義、可擴展的接口協(xié)議，方便了IP核與系統的集成。

　　OCP協(xié)議使IP核與系統的接口與IP核的功能無(wú)關(guān)，設計人員不需要了解核內部也能利用它進(jìn)行系統設計。OCP接口允許設計者根據不同的目的配置接口，包括接口的數據寬度、交換的握手協(xié)議等，在SoC設計中可以裁剪核的功能，降低設計復雜性，減小面積，同時(shí)滿(mǎn)足SoC的要求；OCP接口還保持核在集成到系統的過(guò)程中自身完全不被改變，就是說(shuō)在總線(xiàn)寬度、總線(xiàn)頻率或電氣負載有變化時(shí)核保持不變。使用OCP接口的設計可以交付即插即用的模塊，同時(shí)支持核的開(kāi)發(fā)與系統設計并行，節省設計時(shí)間。

　　OCP接口運行機制

　　OCP定義兩個(gè)通信實(shí)體間點(diǎn)到點(diǎn)的接口。其中一個(gè)實(shí)體作為通信的主體(Master)，另一個(gè)作為從體(Slave)。只有Master可以發(fā)命令，Slave響應Master的命令，接收或發(fā)送數據。封裝接口模塊必須擔當每個(gè)連接實(shí)體的對應端，當連接實(shí)體是Master時(shí)，封裝接口模塊就作為對應的Slave；當連接實(shí)體是Slave時(shí)，封裝接口模塊作Master。

　　OCP的工作原理如圖1所示。圖中有三個(gè)IP核，其中左邊標有Initiator的IP核是通信的發(fā)起方，作Master；右邊標有Target的是通信的目標方，作Slave；中間的既可作Master又可作Slave；下面的框圖代表封裝接口模塊；從Master出來(lái)并進(jìn)入Slave的箭頭表示請求命令，從Slave出來(lái)并進(jìn)入Master的箭頭表示響應；加黑的線(xiàn)段代表片上互連總線(xiàn)。兩個(gè)IP核通過(guò)接口通信的過(guò)程是：作為Master的 IP核發(fā)出請求命令給對應的Slave端(總線(xiàn)封裝接口模塊)；封裝接口模塊通過(guò)片上總線(xiàn)將請求命令(OCP并不指定片上互連總線(xiàn)的工作機制，而是把OCP命令轉換成總線(xiàn)上的傳送)傳送給接收方的總線(xiàn)封裝模塊；接收方的總線(xiàn)封裝模塊再作為Master把這種內部總線(xiàn)傳輸轉換成合法的OCP命令傳送給目標IP核；其作為Slave方接收命令并執行所要求的操作。

　　每一個(gè)OCP接口都是可根據連接實(shí)體的要求進(jìn)行配置的(通過(guò)選擇需要的信號或某一信號的位寬)，也是互相獨立的，例如系統中通信發(fā)起者總是會(huì )需要比目標方更多的地址位數用來(lái)選擇發(fā)起者所要求的目標。