基于基于FPGA的的SoC原型验证的设计与实现原型验证的设计与实现
本文主要论述了FPGA基原型验证的实现方法,并且针对ARM1136为内核的SoC,如何快速而有效地搭建一个
原型验证平台做了详细的论述,最后还以UART为例来说明一种简单、可重用性好、灵活性强的测试程序架构。
0 引言
随着SoC设计规模的与日俱增,其功能日趋复杂,芯片的验证阶段占据了整个芯片开发的大部分时间。为了缩短验证时
间,在传统的仿真验证的基础上涌现了许多新的验证手段,如SDV(Software Driven verification)、BFM(Bus Function Model)
等,以及基于FPGA的
因FPGA工艺及技术的发展,其速度、容量和密度都大大增加,功耗和成本在不断的降低,使得基于FPGA的原型验证得
到广泛的应用。基于FPGA的原型验证可以比软件仿真速度高出4~6个数量级,而且还可以提高流片成功率,并为软件开发提
供了硬件平台,加速了软件的开发速度。
本文主要论述了FPGA基原型验证的实现方法,并且针对ARM1136为内核的SoC,如何快速而有效地搭建一个原型验证
平台做了详细的论述,最后还以UART为例来说明一种简单、可重用性好、灵活性强的测试程序架构。
1 基于ARM1136的SoC设计
本文验证的SoC芯片是定位于手持视频播放设备、卫星导航产品的高性能应用处理器,采用了ARM1136作为内
核,ARM11在提供超高性能的同时,还能保证功耗、面积的有效性。
同时在这个架构中还采用了ARM公司的AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)总线,它是一组针对基于ARM
核的片上系统之间通信而设计的标准协议。在设计中,对于一些处理数据和通讯速度要求较高的设备挂在AHB总线上,而那
些对总线性能要求不高的设备挂在APB总线上。
为了能够提高一些设备间的数据传输速度,该设计加入了DMA,其支持存储器到存储器、存储器到外设、外设到存储的
传输。
基于ARM11设计的SoC系统构架如图1所示,这个系统还包括了USB控制器、LCD控制器、图像处理单元GPU、视频处
理单元VPU、GPS、I2S、通用异步串口UART、同步串口SPI、TIMER、PWM、实时时钟(RTC)、I2C总线和功耗管理单元
(PMU)等。
2 FPGA原型验证平台的快速搭建
FPGA的发展为SoC的原型验证提供了巨大的发挥空间,面对复杂的SoC系统,传统的一些验证方法和单一的验证技术已
经不能满足设计的要求。本文所设计的平台不仅能加快开发速度,提高流片成功率,而且还具有低错误率、快速和简易的特
点,因此特别适合用于RTL代码更改频繁的设计中。
2.1 FPGA原型验证平台的硬件环境设计
FPGA原型验证平台的硬件设计应该考虑FPGA的逻缉资源、应用资源、扩展能力、PCB信号质量、调试难度、组态和成
本等方面的因素。本原型系统设计的FPGA开发板采用的是Terasic公司的DE3开发板,其FPGA芯片是StratixIII EP3SL340,
扩展板是根据SoC整体验证方案而设计的PCB板。FPGA原型验证平台的硬件架构如图2所示,为了使FPGA的调试性能增
强,该平台加入了ICE在线调试器,它可以让验证人员和软件开发人员观察到ARM内核和设计中各个寄存器的状态信息,并且
可以进行单步运行、在线调试等。
2.2 FPGA原型验证平台的软件环境设计
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