基于软硬件协同仿真的AXI4 VIP的设计与验证
AMBA_AXI4协议
AMBA_AXI4协议AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture) AXI4 协议是由 ARM（Advanced RISC Machines）公司提出的一种高性能、低功耗的总线协议。
它主要用于片上系统（SoC）中的片上通信和互连，并且被广泛应用于各种嵌入式系统设计中。
AMBAAXI4协议是AMBA协议系列中的最新版本，相较于前几个版本，它引入了许多新的特性和功能以提高数据传输的效率和可靠性。
该协议的主要目标是支持高性能、多处理器SoC中各个主从设备之间的数据传输，并能同时支持大数据宽度和高频率操作。
AXI4协议采用了一种点对点的通信方法，可以通过AMBAAXI的互连结构连接多个主设备和从设备。
主设备可以发起读请求和写请求，从设备则负责接收和响应这些请求。
协议中定义了许多标准信号和通信规范，以确保数据传输的稳定和可靠。
AXI4 协议可以支持单片上的数据传输速率高达几 GB/s，并且具有很高的吞吐量。
这是通过采用多种技术来实现的，包括独立的地址和数据通道、乱序传输和突发传输等。
AXI4 协议还引入了一个新的数据传输机制，称为 AXI4-stream，用于处理实时的数据流传输。
协议中还引入了一种称为 AXI4-Lite 的简化版本，专门用于对接一些简单的外设，如配置寄存器和状态寄存器。
AXI4-Lite 协议只使用一条地址通道和一条数据通道，并且不支持乱序传输和突发传输，因此在数据传输效率和性能上相对较低，但在资源占用和易用性方面有一定的优势。
总的来说，AMBAAXI4协议是一种功能强大、灵活性高的总线协议，适用于各种复杂的嵌入式系统设计。
它在数据传输的性能和速度方面具有很大的优势，并提供了多种传输机制和通信规范，可以满足不同设备的需求。
通过使用AMBAAXI4协议，设计人员可以更轻松地构建高性能、高效能的嵌入式系统。
AXI4整理解析
AMBA AXI Protocol Version：2.0序言面向的读者：这是AMBA （高速微控制器总线结构）AXI（高速可扩展接口）协议的说明书。
主要面向想熟悉AMBA、或是想去设计与AMBA AXI协议相兼容的系统和模块的读者。
说明书的内容安排：第一章绪论阅读本章，你会了解到AXI协议的结构、该协议中定义的基本的交易过程。
第二章信号描述本章主要介绍AXI一些信号的定义，如：写地址通道、读数据通道、写反应通道、读地址通道、读数据通道、以及低功耗接口等所用到信号。
第三章通道握手介绍通道握手的整个过程第四章地址选择主要讲AXI猝发类型、如何去计算地址、在一次猝发中使用字节通道传输的过程。
第五章附加的控制信息本章主要讲怎样让AXI协议支持系统级缓存和保护单元。
第六章自动访问本章主要讲互斥访问和锁定访问第七章反应信号主要讲AXI从模块的四种交易反应。
第八章模式调整主要讲AXI协议如何使用ID 标签去进行无序传输。
第九章数据总线主要讲在AXI读和写数据线上，如何处理交易大小可变的数据，以及如何用字节固定端的方式去处理混合端类型数据。
第十章非对齐传输主要讲如何使用AXI协议处理非对齐传输。
第十一章时钟和复字节主要讲述AXI时钟和复字节信号的时序。
第十二章低功耗接口主要讲如何使用AXI时钟控制接口，进入或者跳出一种低功耗的模式。
第十三章AXI4主要描述AXI协议中AXI3版本和AXI4版本技术上的不同。
第十四章AXI4-Lite主要讲述AXI4-Lite接口，它是一种简单控制寄存器类型的接口，在不需要AXI4全部功能的时候使用。
说明书中的约定如下：●印刷字体的类型●第四页的时序图●第四页中的信号印刷字体的类型：斜体此类型的字体用于突出显示重要的注释，介绍专用术语，指出文中所用到的参照和引用。
加粗字体此类型的字体用于突出显示接口包含的成分，如：菜单名。
指示出信号的名字。
在描述列表的适当之处，也可用来表示术语。
基于AXI总线的CAN控制器设计与验证
基于AXI总线的CAN控制器设计与验证基于AXI总线的CAN控制器设计与验证摘要：CAN（Controller Area Network）是一种常用于实时控制网络的通信协议，广泛应用于汽车、工业控制以及物联网等领域。
本文旨在通过基于AXI总线的CAN控制器设计和验证，提高CAN控制器的性能和可靠性。
首先，介绍CAN协议和AXI总线的基本原理；其次，详细描述基于AXI总线的CAN控制器的设计过程，包括寄存器设计、CAN报文的接收与发送等模块的具体实现；最后，通过仿真和验证实验，验证设计的可行性和正确性。
关键词：CAN控制器、AXI总线、寄存器设计、报文接收与发送、验证实验一、引言近年来，随着物联网和智能交通的快速发展，对于车载通信系统的稳定性和可靠性的要求越来越高。
CAN作为一种分布式控制网络通信协议，被广泛应用于汽车和工业控制等领域，在数据传输速度快、可靠性强、成本低等方面优势明显。
然而，传统的CAN控制器存在性能瓶颈和功能限制等问题，为了克服这些问题，我们提出了一种基于AXI总线的CAN控制器设计。
二、CAN协议和AXI总线的基本原理CAN协议是一种串行通信总线，它采用差分电平信号传输，具有较强的抗干扰能力和可靠性。
CAN协议的基本原理是基于消息传递的方式，通过传输报文来实现不同设备之间的通信。
CAN总线上的每个节点都有一个唯一的身份标识符，通过判断报文的身份标识符，节点可以选择接收或忽略报文。
AXI（Advanced eXtensible Interface）总线是一种高性能、低功耗、可扩展的总线协议，广泛应用于数字系统的互联。
AXI总线采用了点对点的连接方式，具有高并发的特性和支持多种传输类型的能力。
基于AXI总线的CAN控制器的设计和验证可以充分发挥AXI总线的优势，提高CAN控制器的性能和可靠性。
三、基于AXI总线的CAN控制器设计3.1 寄存器设计在CAN控制器的设计中，寄存器是重要的组成部分，用于存储和控制相关的配置信息。
FPGA设计中软硬件自动协同仿真平台的搭建及验证
FPGA设计中软硬件自动协同仿真平台的搭建及验证董巍;李广才【摘要】随着FPGA设计功能越来越强、器件结构越来越复杂，其验证的复杂度就越来越高。
对于一个大规模FPGA设计，其逻辑验证的效率和可靠性往往决定了任务的成败。
本文介绍了一种软硬件自动协同仿真平台的搭建，在此平台上对AES算法的RTL实现进行测试验证，与传统RTL级验证相比，软硬件协同仿真大大提高了逻辑验证的验证效率和测试覆盖率。
【期刊名称】《数字技术与应用》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】2页(P81-82)【关键词】软硬件协同仿真平台;AES算法;逻辑验证【作者】董巍;李广才【作者单位】上海航天电子技术研究所上海 201109;上海航天电子技术研究所上海 201109【正文语种】中文【中图分类】TP334.4随着航天用FPGA复杂度的不断增加，其验证的复杂度就越来越高，设计验证的过程往往比设计本身更复杂，复杂系统的功能验证正成为FPGA设计的一个重大挑战。
传统的HDL_testbench数字系统硬件验证方法使得验证过程非常缓慢［1-2］，为提高验证效率，本文提出了系统级仿真器与RTL级仿真器的协同仿真方法，在高效协同仿真接口的支撑下，一体化验证平台是提高系统功能验证效率的必然途径。
本文对软硬件一体化协同验证平台的搭建进行详细描述，基本框图如图1所示。
在此平台上对AES算法的RTL实现进行了全面验证。
经验证，软硬件协同仿真大大缩短了开发周期并提高了验证效率。
软硬件协同验证的本质在于快速地实现 FPGA 设计中的硬件模块，让软件模块在真正的硬件上高速运行。
软硬件协同仿真平台包括三大部分：（1）以AES算法规范为基础的ESL model（C model）［3］。
（2）以HDL语言描述的AES算法RTL model［4-7］。
（3）C model与RTL model通信接口及测试输入/输出文件［8］。
平台架构框图如图2所示，ESL model为AES算法的C语言模型［9］，该模型根据算法运行参数和输入文件，对当前输入数据进行AES加/解密操作，并将当前输入数据的加/解密结果输出到结果文件中。
基于AXI4的可编程SOC系统设计1
基于AXI4的可编程SOC系统设计1
《基于AXI4的可编程SOC系统设计》一书是作者在《片上可编程系统原理及应用》教材的基础上，专门介绍基于AXI4规范和Xilinx软核处理器MicroBlaze实现嵌入式系统应用的高级教程。
现在FPGA越来越被广泛地应用在各个领域中。
Xilinx公司将专用的嵌入式处理器PowerPC硬核、ARM Cortex-A9 MP硬核和嵌入式处理器MicroBlaze软核嵌入到了FPGA芯片中。
这种集成了嵌入式处理器的FPGA芯片被定义成FPGA平台。
这种基于FPGA的嵌入式平台提供了一个灵活的解决方案。
在这个解决方案中，一个单FPGA芯片上提供了大量不同的IP软核和硬核资源。
这些固件和硬件可以在任何时间进行升级。
这种可编程的结构特点，大大缩短了系统的开发时间，而同一平台能应用在很多领域，提高了平台的资源复用率。
基于Microblaze软核处理器构成的片上系统是FPGA在嵌入式系统领域的重要应用，由于其开放的设计结构和设计平台，可以使设计者更好的理解并掌握片上可编程系统的设计原理、设计方法和设计流程。
此外，AXI4规范是世界着名嵌入式处理器IP核提供商ARM公司和世界着名的可编程逻辑器件提供商Xilinx公司共同制定的下一代SOC的互联标准，该标准的制定将对未来片上系统的发展产生深远的影响。
本书所有资料来自Xilinx公司的技术手册，文献和典型应用案例，充分。
AXI4协议规范
AXI4协议规范引言：AXI4（Advanced eXtensible Interface 4）是一种基于总线的互联标准，用于在现代计算机系统中连接多个IP核（Intellectual Property）。
它是由ARM公司开发的，旨在提供高性能、低功耗、可扩展的接口标准，方便IP核之间的通信和数据交换。
本文将详细介绍AXI4协议规范及其应用。
1. AXI4基本概念AXI4是AXI（Advanced eXtensible Interface）总线的第四个版本，相较于之前版本，它具有更加完善的功能和灵活性。
AXI4协议规范定义了一套一致的接口和通信机制，包括地址传输、数据传输、读写控制等。
它的设计目标是在高性能、高效能和低功耗之间取得平衡。
2. AXI4协议规范的主要特点2.1 高性能：AXI4使用了多种优化技术，例如乱序访问、多通道传输和同步等，以提供高性能的数据传输能力。
同时，它还支持全双工传输，能够同时进行读写操作，增强了系统的并行处理能力。
2.2 低功耗：AXI4在设计时考虑了功耗优化，采用了多种策略来减小功耗，例如自适应时钟门控、低功耗模式以及数据压缩等。
这些策略能够有效降低系统的功耗消耗。
2.3 可扩展性：AXI4协议规范支持多种方式的互连配置，包括单一主控模式、多主控模式和多从控模式等。
这在设计复杂的系统中具有重要的作用，能够方便地进行资源共享和IP核的扩展。
2.4 支持AMBA标准：AXI4兼容AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）标准，这使得它能够与其他AMBA协议兼容的IP核无缝集成，提高了系统的通用性和可拓展性。
3. AXI4的传输机制3.1 地址传输：AXI4使用32位或64位的地址总线进行地址传输，并支持4KB对齐的地址范围。
地址传输阶段包括有效地址和保留地址等信息。
3.2 数据传输：AXI4支持多种数据传输方式，包括单个传输、突发传输和无效传输等。
VMM验证方法在AXI总线系统中的实现——Verification IP应用一例
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Ｖ Ｍ验证方法在 Ａ Ｉ Ｍ Ｘ 息线系统中的实现
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验证工程师们重复开发底层代码 的负荷 ，将更多精
力 投人 到实 际项 目上 。这一 套新 思路 中 ，主要 构成
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基本库 （ Ｖ Ｖ Ｒ Ｍ、ＭＭ） 和 相 应 的验 证 模 型 （ ｅｉ— ， Ｖｒ ｉ ｆ
要加 以考虑 。因而作 为解 决方案 之一 的 微软基本库 （ Ｆ 才得 以大行 其道 。 Ｍ Ｃ） 与之 相 得益 彰 的是 ，＋ Ｃ ＋作 为微 软 基 本
库 的描述语言 ，也随视窗系统 的传播 ，
广 为流行 开来 。
图 １
现代 芯片 验证 领域 ，无 例外地 也 出现 了类 似状 况 。大量新 方法 、 新模 型 、 类 库 ， 断 涌现 ， 轻 了 新 不 减
证 Ｉ 加快平台的建立。 Ｐ
关键 词 ： ｙ ｔ ｍ ｅ ｉｏ Ｓ ｓ ｅ Ｖ ｒ ｌｇ验 证 Ｉ 删 ＰＶ
１ 引 言 ．
芯 片 验 证 （ ｅｉｃｔｎ） 来 越 像 是 软 件 而 不 Ｖ ｒ ａｉ 越 ｉ ｆ ｏ 是硬 件工 作 。这 点 已逐渐 成为业 界 的共识 。 本 文 以软件 工程 的视 角切人 ，分 析 中科 院计算
ｃ ￡ ｎＩ ａｉ ｏ Ｐ）
要传递海量数据 ，并拥有数 目繁多的端 口。如果还
以先 前 纯 Ｖ ｒｏ ｅｉｇ的方式 建立 验 证 系统 ， ｌ 将很 难满 足
基于AXI总线的可配置LVDS控制器设计与验证
微电子技术基于AXI总线的可配置LVDS控制器设计与验证鄢蒙宇霆，袁海英，丁冬(北京工业大学信息学部微电子学院，北京100124)摘要：针对不同应用场景下LVDS通信协议体现在数据位宽、帧格式和存储方式的选择差异性和数据收发灵活性，提出一种基于AXI总线的可配置LVDS控制器设计与验证方案。
为了实现对LVDS控制器的精确控制，增加基于APB接口的可配置寄存器模块，在SoC系统上由软件控制数据传输，有效提高了数据收发的灵活性；为了提高传输效率并广泛适应场景需求，将与内存交互的接口定义为AXI协议接口；为了避免传输数据错误和数据包丢失等现象，在自定义协议中加入奇偶校验功能并在电路中加入数据包检查机制遥随后，采用高效的回环验证方案针对LVDS控制器进行功能测试遥实验结果表明该LVDS控制器基于AXI接口准确高效地实现了对端设备之间的数据收发功能，这种可配置的数据传输电路设计和验证方案灵活可行，便于广泛应用到视频图像数据传输系统中。
关键词：AXI总线；LVDS控制器；高速接口；可配置模块；数据收发中图分类号：TN919.3文献标识码：A DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.201211中文引用格式：蒙宇霆，袁海英，丁冬.基于AXI总线的可配置LVDS控制器设计与验证[J].电子技术应用，2021，47(6)：40-4556.英文弓I用格式：Meng Y uting，Yuan Haiying，Ding Dong.Design and verification of a configurable LVDS controller based on AXI bus[J].Application of Electronic Technique，2021，47(6)：40-45，56.Design and verification of a configurable LVDS controller based on AXI busMeng Yuting，Yuan Haiying，Ding Dong(School of Microelectronics，Faculty of Information Technology，Beijing University of Technology，Beijing100124，China) Abstract:In view of the differences of data bit width,frame format and storage mode and flexibility of data transmission in different application scenarios，a configurable LVDS controller based on AXI bus was proposed.In order to achieve precise control of LVDS controller,a configurable register module based on APB interface w as added,and data transmission was controlled by software on the SoC system,which effectively improved the flexibility of data transmission and reception.In order to improve the transmission efficiency and widely adapt to the scenario requirements,the interface that interacts with the memory is defined as the interface of the AXI protocol.In order to avoid data transmission errors and packet loss,a parity function was added to the custom protocol and the packet checking mechanism was added to the circuit.Then,an efficient loopback verification scheme was used to perform functional tests on the LVDS controller.The experimental results show that the LVDS controller based on AXI interface can accurately and efficiently realize the data transmission and reception function between the peer devices.This configurable data transmission circuit design and verification scheme is flexible and feasible,so that it can be widely used in video image data transmission. Key words:AXI bus；LVDS controller；high-speed interface；configurable module；data transceiver0引言复杂电子系统设计对数据传输速率的要求日益严格，也带来高功耗、高成本等问题，低压差分信号(LVDS)［1］是一种高性能数据传输技术它是速度、成本和功耗之间的最佳折中方案遥在物理层电路设计方面，LVDS的低压摆幅(250mV-450mV)和快速过渡时间可以使数据传输速率达到100Mb/s~3Gb/s，能够满足现代复杂系统设计中对数据传输的需求。
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基于软硬件协同仿真的AXI4 VIP的设计与验证
基于软硬件协同仿真的AXI4 VIP的设计与验证
一、引言
随着科技的不断进步和发展，计算机系统的复杂性和工作负载的增加，使得嵌入式系统的设计和验证变得日益困难。
为了解决这一挑战，人们开始采用软硬件协同仿真的方法，以提高系统的设计和验证效率。
AXI4（Advanced Extensible
Interface 4，高级可扩展接口4）是一种常用的嵌入式系统
总线协议，它提供了高带宽、低延迟和高可扩展性的特点，被广泛应用于SoC（System on Chip，片上系统）设计中。
本文
将介绍基于软硬件协同仿真的AXI4 VIP（Verification Intellectual Property，验证知识产权）的设计与验证方法。
二、AXI4 VIP的设计
1. AXI4 VIP的概述
AXI4 VIP是一种验证模型，用于验证AXI4总线协议的正确性
和性能。
它是使用硬件描述语言（HDL）模拟的，包含多个虚
拟代理接口，可以模拟主控器和从设备之间的通信和交互过程。
AXI4 VIP中还包括一个虚拟时钟和一个虚拟寄存器文件，用
于模拟时序和存储数据。
2. AXI4 VIP的结构
AXI4 VIP的结构主要包括控制模块、交互模块和模型模块。
其中，控制模块是VIP的核心部分，负责验证AXI4协议的正
确性和性能。
交互模块是用于模拟主控器和从设备之间的交互过程，包括发送和接收数据包。
模型模块用于存储和管理数据，以及模拟系统的状态变化。
3. AXI4 VIP的设计流程
设计AXI4 VIP的流程一般包括以下几个步骤：
（1）分析需求：根据系统设计的需求和功能，确定AXI4 VIP 的详细规格和功能。
（2）设计接口：定义AXI4 VIP的输入和输出接口，包括控制信号、地址、数据和时钟等。
（3）实现功能：根据接口定义，编写模拟器代码，实现AXI4 VIP的功能，并进行逐步验证。
（4）性能优化：通过调整代码和参数，提高AXI4 VIP的性能和效率。
（5）验证集成：将AXI4 VIP与其他验证模块进行集成，进行全系统的验证和性能测试。
（6）调试修复：对AXI4 VIP进行调试，发现并修复错误和问题，确保系统的正确性和稳定性。
（7）验证验证：使用测试环境和测试用例对AXI4 VIP进行验证，确保其与实际硬件的一致性和正确性。
三、AXI4 VIP的验证方法
1. 软件仿真验证
软件仿真验证是最常用的验证方法之一，它通过模拟器软件对AXI4 VIP进行验证。
在软件仿真过程中，可以使用各种测试用例和测试环境，对AXI4 VIP的功能进行全面测试，包括初始化、数据传输、错误处理等。
通过软件仿真验证可以快速发现和修复各种逻辑错误和问题。
2. 硬件验证
硬件验证是对AXI4 VIP进行真实硬件测试的方法。
通过将AXI4 VIP与实际硬件进行集成，并连接实际设备进行测试，可以验证AXI4 VIP在实际硬件环境下的一致性和正确性。
硬件验证可以提供更准确和可靠的结果，但需要更多的资源和时
间。
3. 边界扫描验证
边界扫描验证是一种静态验证方法，通过对AXI4 VIP的输入
和输出边界进行扫描，检查是否存在非法输入和输出等问题。
边界扫描验证通常使用自动边界扫描工具进行，可以快速发现各种常见问题和错误，提高验证的效率和准确性。
四、AXI4 VIP的性能评估
性能评估是对AXI4 VIP进行性能测试和优化的方法，旨在提
高其吞吐量、时延和资源利用率。
常用的性能评估指标包括带宽、时延和协议的有效性等。
通过对AXI4 VIP进行性能评估，可以确定其是否满足设计要求，以及哪些方面需要进一步优化和改进。
五、总结
本文介绍了基于软硬件协同仿真的AXI4 VIP的设计与验证方法，包括AXI4 VIP的设计流程、验证方法和性能评估。
通过
软硬件协同仿真，可以提高嵌入式系统设计和验证的效率，确保系统的正确性和稳定性。
通过对AXI4 VIP的设计与验证，
可以为计算机系统的设计和验证工作提供可靠的方法和工具。
随着科技的不断发展，基于软硬件协同仿真的设计与验证方法将会有更广阔的应用前景
通过本文的介绍，我们了解了基于软硬件协同仿真的
AXI4 VIP的设计与验证方法。
AXI4 VIP作为一种重要的验证IP，能够有效提高嵌入式系统设计和验证的效率。
设计流程中，我们需明确设计目标并进行接口定义，然后进行功能验证和性能评估，最终优化验证结果。
验证方法包括功能验证和边界扫描验证，可以确保设计的正确性和可靠性。
性能评估则是对
AXI4 VIP进行性能测试和优化，提高其吞吐量、时延和资源利用率。
基于软硬件协同仿真的设计与验证方法为计算机系统的设计和验证工作提供了可靠的方法和工具，使得设计过程更加准确和高效。
随着科技的不断发展，基于软硬件协同仿真的设计与验证方法将会有更广阔的应用前景。