FPGA验证学习(三):SoC的验证与测试

1 SoC的设计平台和工具

SoC的开发平台是一些厂商针对设计者的需要而设计的仿真验证平台。使用开发平台进行设计可以大大缩短设计所需的时间,但是由于它是针对特定需求开发的,因而缺乏灵活性。下面来介绍几个常用的仿真验证平台和公司以供大家根据情况选择。

1-C*SoC100

CSoC100是一个功能强大、自动化程度高的逻辑功能仿真验证平台。应用CSoC100可以大大缩短逻辑功能验证时间,缩短芯片设计周期。

特色与模式:

  • ● 可靠的易于使用的设计平台;
  • ● 支持RTL级和Gate level级;
  • ● 同时支持多个芯片设计;
  • ● 包含有丰富的功能验证模块;
  • ● 可配置、可扩展;
  • ● 通用可配置的总线;
  • ● 包含有多个通用模块;
  • ● 支持软硬件协同验证;
  • ● 自动判断测试结果。

2-Magma公司

Magma公司是提供专业ASIC、SoC和COT设计工具的EDA公司,公司总部位于美国硅谷。Magma公司的主要产品如下:

  • ● Blast Create:完整的原型建立,可更早地预见芯片性能;
  • ● Blast Plan:层次化设计规划;
  • ● Blast Fusion:完整的从门级网表到芯片的物理设计系统;
  • ● Blast Noise:集成的信号完整性解决方案;
  • ● Blast Rail:完整的功耗分析、电压降分析、电压降导致的延时分析,以及电迁移分析。

3-Synopsys IP工具

  • ① LEDA是可编程的语法和设计规范检查工具,它能够对全芯片的VHDL和Verilog描述、或者两者混合描述进行检查,加速SoC的设计流程。LEDA预先将IEEE可综合规范、可仿真规范、可测性规范和设计服用规范集成,提高设计者分析代码的能力。
  • ② Scirocco是迄今为止性能最好的VHDL模拟器,并且是市场上唯一为SoC验证度身定制的模拟工具。

4-Verisity公司

Verisity公司是一家提供有关IC功能验证(Function Verification)解决方案的EDA公司。它提供一整套功能验证系统,包括已成为IEEE准标准的验证语言E语言(IEEE P1647)以及对E语言有良好支持的平台Specman Elite。

更多的SoC开发工具信息可以登录国家IP核库(http://www.csip.org.cn/)进行查询。

2 基于平台的SoC设计

形象地说,基于平台的SoC设计方法就是一个不完整的芯片或系统设计,其中已存在一个架构、处理器和一些预先选好的部件,而设计者则要“填充”其余部分。

**基于平台的设计方法的基本思想是为了避免芯片设计一切都从头开始,**在SoC设计平台上的芯片架构中有些部分针对待定类型应用已预先定义好,通常包含处理器、外围IP模块、一些存储器和总线结构,以及相应的软件环境。

设计者只需要在SoC开发平台相应的软件环境中通过增加IP模块、编写嵌入式软件来完成芯片设计。这种方法比基于IP的设计方法更节省开发时间,在同一个平台上设计出来的SoC芯片还可以实现验证复用。但是使用平台进行设计就限制了选择,不灵活而且缺乏广泛的适用性。

要满足不断增长的市场对产品面市时间的要求,仅仅遵循VSIA规定的格式及设计规则,而没有有利于大规模设计的真正混合及匹配的集成平台,是无法在合理的时间内完成设计的。这就需要在芯片集成前构造一种集成平台,它可以对目标应用进行权衡,允许最终产品设计者评估和选择其SoC方案,并在产品差异中进行折中和选择。

**集成平台的基本概念是设计一种稳定的框架,其中可以预置适于特定应用范围的、经过检验合格的IP模块。**设计者可以在平台应用中快速产生与集成适于特定产品的设计。这意味着在设计平台时,不仅要考虑它的第一次应用以及它通常所面向的市场,更要深入地考虑在它们的基础上设计出的各种衍生产品及其随时间变化的要求。应用领域根据市场目标来选择,重点是可在目标时间内进行大量复用。SoC设计集成平台是一种高效的设计环境,它针对特定的产品应用,以VC复用、混合及匹配设计方法为基础。

小知识

在LSI相关IP标准化组织中,美国的VLSI联盟(VSIA)最为有名。VSIA以实现IP的即插即用(UPnP)为目标,制订了各种相关规格。在会员企业曾一度达到100家左右,但组织过于庞大、所制订的标准过于抽象化、缺乏具体性。虽然VSIA涉及的范围越来越广,但成员却减至以前的1/3。与其他大型标准化组织一样,并未取得预想的成果。另外,作为VSIA立足之本的“基于IP的芯片设计”的重心也正在向系统级芯片(System On Chip,SoC)转移。因此,提高IP标准制定工作效率就显得越来越重要。于是SPIRIT联盟应运而生。该组织在2004年6月份召开的DAC 2003上宣布成立。

1.集成平台的内容

集成平台包括以下几个方面内容:

  • ① 硬件方面:片上总线结构、功耗、时钟和测试结构、I/O配置、基底隔离设计及规则、性能、虚拟部件块的功率及面积限制。
  • ② 软件方面:实时操作系统(RTOS)、任务调度、任务间通信、器件驱动及其他SW-HW通信、处理器间的通信以及中间软件及应用软件的分层。
  • ③ IP模块:可编程内核、存储器内核、通用模块、ADC(模数转换器)以及其他模拟和射频电路等。
  • ④ 经过验证的模块创建及芯片集成设计方法。
  • ⑤ 模块设计指南:涉及混合信号、DFT、DFM及产量问题。
  • ⑥ 具有合适模型的设计验证方法和环境:快速制样模型、粘接内核(Bondedcore)、行为及性能模型、总线功能模型,以及依赖于应用范围内验证要求的在线访问工具。
  • ⑦ 参考设计:用实例说明如何采用集成平台及其可选件VC创建特定产品。

2.集成平台的特点

集成平台具有以下的特点:

  • ① 面向应用:平台的专用特性对于效率及复用非常重要,因为通过限制平台的应用范围,可以更好地保证各种部件及结构集成在一起时能够协调地工作。
  • ② 设计能力提高,风险降低:从本质上说,虚拟部件的设计能力已经发展到了创建集成平台的过程;集成过程本身(如利用平台进行SoC设计)与采用预封装IC库的板设计更接近。对衍生产品的设计方法加以限制,可使集成过程的风险降低、可预测且速度快。
  • ③ 基本模块的使用:为了使集成效率最高,产品面市时间最短,集成平台通常围绕基本模块(如DSP、微处理器/微控制器)来定义,其他模块的内部设定接口与该平台匹配。与许多基本IP和未来IP目标一样,集成平台的定义需要一个衍生规划过程,以使得集成平台的寿命足够长。
  • ④ 集成快速制样方法:SoC集成平台通常包括一个快速制样结构和系统以及一种映射方法。由于许多SoC器件应用于多媒体及无线市场,需要对大的数据集进行大量的HW和SW实时调试,因此快速制样机构对早期的设计开发及验证十分重要。

参考书籍:《32位嵌入式系统与SoC设计导论》

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