基于VMM的FCU验证平台
高性能MCU的FPGA原型验证系统研究与平台实现
高性能M C U的F P G A原型验证系统研究与平台实现贺龙龙,杨立新,牛彬,黎金旺,张彦欣,李猛(北京智芯微电子科技有限公司,北京102200)摘要:本文研究并实现了一种基于C o r t e x A7核的高性能M C U在F P G A原型阶段的验证平台㊂该设计研究可以针对高性能M C U芯片或其F P G A原型验证阶段的软硬件验证环境快速搭建,通过交互式㊁软硬件协同的方式对M C U芯片各个模块功能进行实时㊁可靠的功能验证㊂高效的F P G A原型验证可以提高M C U研发速度㊁缩短验证时间㊁提高验证效率㊁及时发现芯片设计的缺陷㊁缩短芯片研发周期㊂关键词:F P G A原型;高性能M C U;芯片验证;F P G A验证中图分类号:T N492文献标识码:AR e s e a r c h a n d I m p l e m e n t a t i o n o f F P G A P r o t o t y p e V e r i f i c a t i o n S y s t e m f o r H i g h P e r f o r m a n c e M C UH e L o n g l o n g,Y a n g L i x i n,N i u B i n,L i J i n w a n g,Z h a n g Y a n x i n,L i M e n g(B e i j i n g S m a r t c h i p M i c r o e l e c t r o n i c s T e c h n o l o g y C o m p a n y L i m i t e d,B e i j i n g102200,C h i n a)A b s t r a c t:T h i s p a p e r s t u d i e s a n d i m p l e m e n t s a v e r i f i c a t i o n p l a t f o r m o f h i g h-p e r f o r m a n c e M C U b a s e d o n C o r t e x-A7c o r e i n F P G A p r o t o-t y p e s t a g e.T h e d e s i g n r e s e a r c h c a n q u i c k l y s e t u p t h e s o f t w a r e a n d h a r d w a r e v e r i f i c a t i o n e n v i r o n m e n t o f t h e h i g h-p e r f o r m a n c e M C U c h i p o r i t s F P G A p r o t o t y p e v e r i f i c a t i o n s t a g e,a n d p e r f o r m r e a l-t i m e a n d r e l i a b l e f u n c t i o n a l v e r i f i c a t i o n o f t h e f u n c t i o n s o f e a c h m o d u l e o f t h e M C U c h i p t h r o u g h i n t e r a c t i v e a n d s o f t w a r e-h a r d w a r e c o l l a b o r a t i o n.T h e e f f i c i e n t F P G A p r o t o t y p e v e r i f i c a t i o n c a n i m p r o v e M C U R&D, s h o r t e n v e r i f i c a t i o n t i m e,a n d i m p r o v e v e r i f i c a t i o n e f f i c i e n c y.I t c a n f i n d d e f e c t s i n c h i p d e s i g n i n t i m e a n d s h o r t e n t h e c h i p d e v e l o p m e n t c y c l e. K e y w o r d s:F P G A p r o t o t y p e;h i g h-p e r f o r m a n c e M C U;c h i p v e r i f i c a t i o n;F P G A v e r i f i c a t i o n0引言微控制单元(M i c r o c o n t r o l l e r U n i t,M C U)在嵌入式系统中占据核心位置㊂随着时代的发展,M C U正在从工业控制㊁汽车电子㊁家电行业过渡到智能行业及物联网行业,因此M C U将为嵌入式产品提供更高的性能㊁更多面化的功能㊂而M C U芯片的研发周期较长,在研发过程中,验证环节占的比重越来越大,对于高性能M C U来说更是如此,开发一种可以提高高性能M C U芯片在F P G A 阶段验证效率的验证平台,对于整个M C U芯片的研发具有极为重要的意义㊂1系统概述本文介绍了一套基于C o r t e x A7内核的高性能M C U在F P G A阶段的原型验证平台的设计和实现㊂该验证系统具有功能完善㊁可靠性高㊁易扩展㊁易移植等特点,可以提高M C U的验证效率,缩短芯片研发周期㊂通过移植后可以直接应用到芯片中,加快后期流片样品芯片的验证工作㊂以C o r t e x A7为核心的高性能M C U具有更强大的功能㊁更全面的外围设备接口㊁更高的总线速度㊁更大的存储空间,在特定的嵌入式应用和市场需求中具有强大的竞争力㊂本研究设计F P G A平台上所能实现的M C U模块包含U S B O T G2.0㊁E MA C㊁D D R㊁P WM㊁U A R T㊁T i m e r㊁R T C㊁N A N D㊁S P I㊁q S P I㊁WD T㊁G P I O㊁C R C㊁A E S㊁E C C㊁S H A㊁D MA㊂本设计的F P G A验证所使用的硬件由S2C 公司的S i n g l e E V7硬件板㊁U S B P H Y子板㊁GMA C P H Y 子板以及自研的通用接口子板组成㊂本F P G A原型验证的总体结构示意图如图1所示㊂2硬件环境搭建F PG A S i n g l e E V7L o g i c M o d u l e的主要架构如图2所示㊂该模块的I/O接口分为三种类型:D e d i c a t e d I/O㊁G T I/O㊁D D R3S O D I MM I/O㊂和本设计验证相关的I/O为D e d i c a t e d I/O和D D R3S O D I MM I/O㊂D e d i c a-t e d I/O通过S a m t e c120p i n C o n n e c t o r与各子板连接, D D R3S O D I MM I/O通过S O D I MM S o c k e t与内存条连接㊂图1 本F P G A原型验证总体结构示意图图2 S i n g l e E V 7L o gi c M o d u l e 通用架构3 软件架构设计与实现软件架构分为两部分,一部分为类B o o t R o m 的引导程序设计与实现,另一部分为测试程序t e s t c d l 的设计与实现㊂3.1 软件环境搭建基于C o r t e x A 7核的软件程序开发不能通过K e i l 软件实现,目前K e i l 所支持的芯片核不包括C o r t e x A 系列㊂本设计使用的软件环境为E c l i p s e ㊁g c c a r m ㊁C y g w i n 环境㊂E c l i p s e 为编程工具,g c c a r m 为编译器,C y gw i n环境具有在W i n d o w s 下使用g c c 进行编译的接口功能㊂将g c c a r m 和C y g w i n 安装后的目录配置到E c l i ps e 的B u l i d s o p t i o n 项的P A T H 中,在E c l i ps e 的t o o l c h a i n s 中选择C y gw i n G C C ,b u i l d e r 使用G n u M a k e B u i l d e r ㊂E c l i p s e 版本为官方网站的e c l i p s e c p p ma r s 2w i n 32x 86_64.z i p 或以上版本,另外E c l i ps e 需要J a v a 的支持,本设计使用的版本为j d k 12.0.1_w i n d o w s x 64_b i n .z i p ,安装完以上工具后Ec l i ps e 环境就搭建好了,但是需要对A r m C o r t e x A 7进行编译,所以还需要A R ME m b e d d e d 的工具链,本设计使用g c c a r m n o n e e a b i5_32016q 120160330w i n 32.z i p ,可以在官网上搜索下载,进行配置后使用㊂与工具配合的还需要C y gw i n 64,通过下载s e t u p x86_64.e x e 进行安装,并下载完整的p a c k a g e ,最后设置相关P A T H ㊂相关的P A T H 设置如图3所示㊂图3 软件环境P A T H 设置通过配置软件环境后,可以对C o d e 进行编译,完成编译后会生成对应的b i n 文件,完成环境搭建后的编译结果如图4所示㊂3.2 引导程序模块设计与实现本设计中的引导程序的作用与B o o t R o m 类似,用于初始化芯片时钟㊁堆栈㊁R AM 等操作,用于向验证程序t e s t c d l 跳转㊂本验证设计中引导程序的执行程序为0地址,验证程序使用的存储地址为0x 4600000㊂引导程序的流程图如图5所示㊂程序上电启动时先进行r a m ㊁s t a c k 等的初始化操作,关闭c a c h e 和MMU ,进行中断向量表的设置,关闭F I Q 和I R Q 中断,初始化O T P ㊁P L L ㊁WD T ㊁全局变量,最后程序跳转到t e s t c d l 中,运行t e s t c d l 的验证程序㊂本模块是为了体现高性能M C U 软硬件的完整性而图4软件环境配置成功后的结果图5 引导程序流程图设计的,如果只是为了验证也可以不要此引导程序,将该部分内容整合到t e s t c d l 的程序中㊂3.3 测试程序t e s t c d l 的架构设计与实现测试程序t e s t c d l 的主要功能是通过U a r t 2接收到测试指令进行指令分发,对应的子模块进行下一级菜单式的选择,最后通过模块特定的测试命令进行相应的功能测试,通过内部寄存器的状态位或者其他指示位的判断,程序通过打印验证结果信息,并返回上一级菜单㊂主程序框架图如图6所示㊂本测试程序软件引入程序模块化思想㊂将硬件驱动程序与测试程序c a s e 库分离,方便代码的移植和维护㊂在硬件驱动库及测试c a s e 代码中分别再次进行模块化处理,保证每一个I P 都有自己对应的软件模块㊂硬件驱动程序是硬件I P 的接口,测试程序c a s e 只有通过这个接口才能操作硬件动作,没有硬件驱动程序,硬件将无法工作㊂该部分程序可以封装库函数,可以A P I图6 主程序架构框图接口的形式提供给用户使用㊂测试程序c a s e 是基于驱动程序,针对各个模块的特定功能而开发的测试程序,对F P G A 设计中的各个模块进行功能和性能验证㊂该部分在实际使用时可以根据实际应用场景移植为应用程序㊂软件程序结构实际如图7所示㊂图7 软件程序结构实图由于F P G A 与实际电路存在区别,因此本验证系统在F P -G A 阶段验证的是数字模块,但一个良好的系统设计会在后期轻松加入模拟模块㊂本验证系统包含的数字模块包括U S BO T G 2.0㊁E MA C ㊁D D R ㊁P WM ㊁U A R T ㊁T i m e r ㊁R T C ㊁N A N D ㊁S P I ㊁q S P I ㊁WD T ㊁G P I O ㊁C R C ㊁A E S ㊁E C C ㊁S H A ㊁D MA ㊂各个模块的功能验证设计就不在本文论述了㊂通过此F P G A 验证系统的设计可以实现高性能M C U 的软硬件协同验证㊂高M C U 软硬件协同验证是在M C U 进行流片制造之前,验证嵌入式软件在硬件上是否正确运行㊁硬件是否能正常工作的一种过程㊂通过P C 进行测试程序的编写㊁编译,通过J l i n k 将编译后的程序下载到验证板的存储模块㊂C o r t e x A 7核读取并执行存储模块中的指令,控制各个模块的工作,验证人员此时可以对模块的设计是否符合要求进行判断㊂4 验证结果4.1 程序的编译下载建立正确的软件环境后,可以对所编写的验证代码和程序引导代码进行编译,并生成对应的b i n 文件㊂通过正确的J l i n k 连接后,J l i n k 可以在F P G A 检测到C o r t e x A 7核,并通过J T A G 接口与F P G A 建立连接㊂通过J l i n k 的l o a d b i n 命令将b i n 文件下载到对应的地址后,通过J l i n k 的 s e t p c 和 g命令使程序运行㊂J l i n k 的指令序列使用如下:"c o n n e c t ",e n t e r ,u n t i l l "C o r t e x A 7i d e n t i f i e d ."s h o w."l o a d b i n /b o o t _r o m _201115_4C D L .b i n 0"(f u l l pa t h )"l o a db i n /t e s t _cd l .b i n 4600000"(f u l l pa t h )"s e t pc 0""g"4.2 外设模块程序通过J l i n k 下载并执行后,程序正确运行后,会通过U a r t 2打印提示信息,由使用者通过U a r t 2进行各个模块的验证选择㊂通过串口查看程序正确运行的结果信息如图8所示㊂图8 通过串口查看程序正确运行的结果信息经验证,各个模块均能正常产生波形和数据,U S BO T G 2.0㊁E MA C ㊁D D R ㊁P WM ㊁U A R T ㊁T i m e r ㊁R T C ㊁N A N D ㊁S P I ㊁qS P I ㊁WD T ㊁G P I O ㊁C R C ㊁A E S ㊁E C C ㊁S H A ㊁D MA 这些模块I P 功能正常㊂通过串口的交互性输入及串口提示信息可以大大提高各个模块的验证效率㊂当出现错误或者指令参数出现问题后,能正常产生提示,功能验证通过后会有相应的s u c c e s s 提示,以WD T 为例的验证结果如图9所示㊂图9 W D T 为例的验证结果5 结 语针对传统的普通M C U 验证系统手段不易直接应用于高性能M C U 的验证,且验证方法繁琐㊁验证结果表现不明确㊁误差大,本研究提出并设计了基于C o r t e x A 7核的高性能M C U 在F P G A 阶段的原型验证系统的实现方法,以及该系统的编译调试方法㊂验证结果表明,采用本设计提出的编译调试方法容易对C o r t e x A 7核的芯片进行编程及下载,通过串口进行各个模块的命令式的输入,各模块验证的实现结果与预期相符,其验证的效率㊁验证结果的表达及精准度都有提高,最终实现了一套基于C o r t e x A 7核与F P G A 的高性能M C U 功能验证系统,具有一定的优势㊂参考文献[1]唐志敏.高端处理器芯片的技术趋势与可持续发展[J ].电子产品世界,2017,24(4):2729.[2]J a n i c k B e r g e r o n ,A n d r e w N i g h t i n ga l e .V e r i f i c a t i o n m e t h o d o l -o g y m a n u a l f o r s y s t e m v e r i l o g [M ].N e w Y o r k :S p r i n ge r S c i -e n c e +B u s i n e s s M e d i a I n c ,2006.[3]陈大科.一种采用F P G A 实现C o r t e x M 0I P 核验证的方法[J ].微电子学与计算机,2018,35(3):135139.[4]范学仕,刘云晶.一种M C U 可测性优化设计[J ].电子与封装,2018,18(8):2832.[5]王欣宇.M C U 技术及市场发展趋势分析[J ].集成电路应用,2019,36(10):13.贺龙龙(中级工程师),主要从事芯片集成电路的F P G A 验证和芯片样品验证系统的设计与实现㊂(责任编辑:薛士然 收稿日期:2020-09-28)意法半导体携手微软利用S T M 32C u b e 生态系统推进智能物联网设备开发意法半导体(S TM i c r o e l e c t r o n i c s ,简称S T )与微软签署促进智能家电控制器和物联网设备(I o T )开发的合作协议㊂使用S TM 32微控制器(M C U )的开发人员现在可以利用M i c r o s o f t A z u r e R T O S (实时操作系统)提供的即用型服务来管理应用程序㊂S TM 32C u b e 开发生态系统整合开发工具和软件,全程支持客户项目开发,完全支持M i c r o s o f t A z u r e R T O S ,实现无缝连接㊂在包括产品原型和量产商品在内的S TM 32微控制器上,合法部署的M i c r o s o f t A z u r e R T O S 映像免许可使用费㊂意法半导体微控制器事业部副总裁R i c a r d o d e S a E a r p 表示:S TM 32和A z u r e R T O S 这次合作是强强联合,可以让客户更好地释放创造力㊂有了我们的解决方案,客户在将高性能㊁功能丰富㊁可靠㊁安全的富有想象力的新型物联网产品推向市场时会比以往任何时候都更轻松㊁更快速㊂微软A z u r e I o T 业务集团副总裁S a m G e o r ge 表示: 将A z u r e R T O S 整合为智能互联设备设计人员的首选平台是我们的使命,作为M C U 市场的全球领导者,S T 是我们达成这一使命的重要合作伙伴㊂此外,用户可以通过S TM 32C u b e 开发工具访问与我们的A z u r e I o T 平台无缝集成的A z u r e R T O S ,这为I o T 端点和边缘设备上云变得更简单㊁便利㊂ 资源丰富的S TM 32C u b e 生态系统为用户提供免费的开发工具㊁软件模块和软件扩展包,可以处理从选择合适的设备㊁初始化项目,到代码编写㊁烧录㊁测试以及按需缩放和移植设计的所有开发工作㊂作为一个好评最多的M C U 开发生态系统,S TM 32C u b e 结合丰富的产品组合,是S TM 32M C U 产品家族成功的关键㊂目前S TM 32产品家族已有1000余款产品,涵盖各种处理性能㊁集成功能和封装尺寸㊂S TM 32C u b e 生态系统还具有各种嵌入式软件库,以及100多个由S T 和合作伙伴开发的软件包㊂现在A z u r eR T O S 的加入将进一步加快最终应用的开发速度㊂意法半导体和微软之间的合作使客户可以利用A z u r e R T O S 的丰富服务,满足轻巧的智能互联网设备的开发需求㊂双方合作包括内存占用空间很小的适合深度嵌入式应用的A z u r e R T O S T h r e a d X 实时操作系统,还包括F i l e X F A T 文件系统㊁N e t X 和N e t X D u o T C P /I P 网络协议栈以及U S B X U S B 协议栈㊂。
基于Vega和MFC的捷联惯性导航虚拟试验平台设计的开题报告
基于Vega和MFC的捷联惯性导航虚拟试验平台设计的开题报告一、研究背景和意义：惯性导航技术作为一种基于惯性元件计算得到的导航技术，具有无需外界信号、高精度、高可靠性、无日间夜间、无天气限制等特点，在军事、航空、航天等领域中具有广泛应用。
惯性导航系统主要由加速度计和陀螺仪等惯性元件组成，可以用于飞行器、导弹、船舶等系统的控制和导航。
考虑到安全性和成本的原因，惯性导航系统的虚拟试验是设计和优化惯性导航系统的主要方式之一。
通过构建基于计算机的虚拟环境，可以在虚拟情景下模拟真实环境中一系列因素如噪声、随机干扰等对惯性导航系统工作的影响和反应。
在不断的虚拟试验中，设计人员可以更好地优化惯性导航系统的工作性能，提高其在实际应用中的可靠性和精度，以达到更好的控制效果。
基于Vega和MFC技术的捷联惯性导航虚拟试验平台，可以为惯性导航系统的设计，优化和测试提供一个可靠的工具。
该平台可以快速搭建惯导系统的建模和仿真环境，并且可以根据不同的实验要求选择不同的环境和参数。
此外，该平台还可以记录和分析实验数据，为设计人员提供有用的反馈信息。
二、研究内容和目标：本研究旨在设计基于Vega和MFC技术的捷联惯性导航虚拟试验平台，具体研究内容包括：1. 基于Vega和MFC技术的虚拟试验平台的设计和实现。
2. 涵盖不同环境和参数的惯性导航系统的建模和仿真。
3. 实验数据记录和分析模块的研究和设计。
4. 对平台进行测试和验证，证明其在设计和优化惯性导航系统方面的有效性。
三、研究方法和步骤：1. 研究Vega和MFC技术，掌握其原理和应用，并结合捷联惯性导航系统的特点，确定平台的开发方向。
2. 根据平台的功能要求，详细设计和实现平台的各个模块，包括建模和仿真模块、实验数据记录和分析模块等。
3. 在平台上进行多次虚拟试验，记录并分析实验数据，找出问题和反馈改进意见，不断优化和完善平台。
4. 对平台进行测试和验证，验证其在实际应用中的可靠性、实用性和有效性。
基于知识图谱的航空发动机PHM仿真验证平台设计
计 算 机 测 量 与 控 制 !"#"$!$%!&"! !"#$%&'( )'*+%('#',& - !",&(".!
! #!$#. #
"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
文章编号%&+% '.-*"#"$#& #$#. #-!!,01%#!%&."&2!3456!%%7'+&"89!"#"$!#&!#'&!!中图分类号:;%*"]""* !!文献标识码)
!%<)MR63 g (99U6@Y>@R@MT3PG@48@T&(@TJC4K64@(3MY@\XJSGP64M&)@6264K!%#%$#'&GP64M$ "<)@6264K(@TJR9M3@Z@MRFT@ g GJ48TJUGJT9<H8Y&)@6264K!%###'%&GP64M$
基于PC104的小卫星半物理仿真验证平台
基于PC104的小卫星半物理仿真验证平台【摘要】这篇文章介绍了基于PC104的小卫星半物理仿真验证平台的设计与实验验证。
在阐述了研究背景，研究目的和研究意义。
在分别详细介绍了PC104技术概述、小卫星半物理仿真验证平台设计、系统结构分析、验证实验设计和仿真结果分析。
最后在总结了研究成果，展望了未来的研究方向，并总结了该平台的重要意义。
通过本研究，我们可以更好地了解小卫星半物理仿真验证平台的设计与应用，为未来卫星研发提供参考。
【关键词】PC104技术、小卫星、半物理仿真、验证平台、系统结构、实验设计、仿真结果、结论总结、未来展望、研究成果1. 引言1.1 研究背景：随着航天技术的不断发展，小卫星正在逐渐成为航天领域的研究热点。
小卫星具有体积小、成本低、灵活性高等优势，因此被广泛应用于地球观测、通信和科学研究等领域。
小卫星系统的稳定性和可靠性对于其在实际应用中起到关键作用，因此对小卫星的半物理仿真验证平台进行研究具有重要意义。
1.2 研究目的研究目的可以从多个方面来阐述。
该研究旨在基于PC104技术，设计并建立一个小卫星半物理仿真验证平台，通过该平台可以对小卫星的系统结构和性能进行验证和优化。
通过该研究可以提高小卫星的设计和测试效率，降低开发成本，提高小卫星的可靠性和稳定性。
该研究也可以为小卫星领域的技术研究和发展提供一个重要的工具和平台，促进我国小卫星技术的发展和应用。
本研究的目的是为了推动小卫星技术的发展，提高我国在该领域的科研实力和技术水平，为未来小卫星项目的实施和应用奠定基础。
1.3 研究意义具体来说，基于PC104的小卫星半物理仿真验证平台可以帮助研究人员在实验室环境下模拟小卫星在太空中的工作状态，验证其设计方案的合理性和可靠性。
这种验证平台不仅能够加速小卫星的研发进程，还能帮助研究人员及时发现和解决存在的问题，提高小卫星的性能和稳定性。
研究基于PC104的小卫星半物理仿真验证平台的意义在于推动小卫星技术的发展，为我国卫星领域的发展提供技术支持，同时也具有广泛的应用前景和市场潜力。
基于UVM的应答器传输模块验证方法研究
基于UVM的应答器传输模块验证方法研究刘光宇1，2，马 盼1，2，刘肖婷1，2，孟博洋1，2，林子明1，2（1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2．北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070）摘要：FPGA设计逻辑的不断提升，对其测试的难度也在不断加大，传统的基于开发工具验证的模式已经不能实现其测试需求。
针对应答器传输模块（BTM）解码板的FPGA，设计一种基于UVM 的验证平台，实现对代码的自动化仿真测试。
该平台使用随机驱动加定向测试的方法生成测试激励序列，可通过较少的测试用例实现对FPGA代码的测试覆盖率要求。
同时，该平台可在服务器资源允许的情况下，实现对任意数量案例的并行仿真，进一步缩减测试的时间成本。
关键词：测试平台；随机测试；定向用例中图分类号：U284.48 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2023)09-0007-04Research on Verification Method ofBalise Transmission Module Based on UVMLiu Guangyu1, 2, Ma Pan1, 2, Liu Xiaoting1, 2, Meng Boyang1, 2, Lin Ziming1, 2(1. CRSC Research & Design Institute Group Co., Ltd., Beijing 100070, China)(2. Beijing Engineering Technology Research Center of Operation Control Systems for High Speed Railways, Beijing 100070, China)Abstract: With the continuous improvement of FPGA design logic, the difficulty of testing is alsoincreasing, and the traditional verification model based on development tool can no longer meet its testing requirements. Aiming at the FPGA of the balise transmission module (BTM) decoding board, this paper designs a verification platform based on UVM, and realizes the automatic simulation test of the code. The platform uses the method of random driver and direct testing to generate test incentive sequences, which can achieve the requirement of test coverage of FPGA code through fewer test cases.At the same time, the platform can realize parallel simulation of any number of cases as the server resources permit, and further reduce the time cost of testing.Keywords: test platform; random testing; direct testcaseDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2023.09.002收稿日期：2022-10-20；修回日期：2023-08-31第一作者：刘光宇（1986—），男，工程师，硕士，主要研究方向：数字集成电路设计与验证，邮箱：liuguangyu@crscd. 。
基于FPGA与Cortex—M3的仿真验证平台设计
ｈ ｔ ｔ ０． ／ ／ ｗｗ ｗ ｍ ｉ ｍ ｍ Ｎｎ ｎ
Ｌ — 一设 计
１ 片价格
与周 期 也相 当长 。而 对 于大 批 量 的 芯 片 ， 所 有 芯 片
巾 国 集 成 电 路
Ｃ ｈｉ ｎａ Ｉ ｎｔ ｅｇｒ ａｔ ｅｄ Ｃｉ ｒ ｃｕｉ ｔ
基于 Ｆ Ｐ ＧＡ 与 Ｃｏ ｒ ｔ ｅ ｘ — Ｍ３的 仿真验证平台设计
李效 白， 周 强， 左捷 ， 郭忠元 ， 王孟
（ 中国电子上海华虹 集成 电路有 限责任公 司 ， 上海 ２ ０ １ ２ ０ ３ ）
摘要 ： 本 文主要 介 绍基 于 ｘ ｉ ｌ ｉ ｎ ｘ Ｋ ７系列 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ与 Ａ Ｒ Ｍ Ｃ ｏ ｒ ｔ ｅ ｘ Ｍ ３处理 器设 计 的 可用 于仿 真 与芯 片验 证
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ｍａ ｉ ｎｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｘｉ ｌ ｉ ｎ ｘ Ｋ７ ｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ ＦＰＧＡ ａ ｎｄ ＡＲＭ Ｃｏ ｒ ｔ ｅ ｘ Ｍ３ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｗｈ ｉ ｃ ｈ
中 图分类 号 ： Ｔ Ｐ ３ ３ ７ 文 献标 识码 ： Ａ
Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ＦＰ ＧＡ ａ ｎ ｄ Ｃｏ ｒ ｔ ｅ ｘ － Ｍ３ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
ａ ｎｄ Ｖｅ ｒ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ
Ｌ Ｉ Ｘ ｉ ａ ｏ — ｂ ａ ｉ ， Ｚ ＨＯ Ｕ Ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｚ Ｕ Ｏ Ｊ ｉ ｅ ， Ｇ Ｕ Ｏ Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ － ｙ ｕ ａ ｎ ， ＷＡ Ｎ Ｇ Ｍｅ ｎ ｇ （ Ｃ Ｅ Ｃ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｈ ｕ ａ ｈ ｏ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ Ｃ ｏ ． Ｌ ｔ ｄ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ １ ２ ０ ３ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
基于ARM7TDMI的SoC的FPGA验证平台的设计
基于ARM7TDMI的SoC的FPGA验证平台的设计
施乐宁;董金明
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2007(30)10
【摘要】针对片上系统(SoC)开发周期较长和现场可编程门阵列(FPGA)可重用的特点,设计了基于ARM7TDMI处理器核的SoC的百万门级FPGA验证平台.介绍了怎样设计平台并利用该平台进行IP核验证、底层硬件驱动和实时操作系统及高层应用软件的验证.使用该平台能够基本验证SoC系统的设计,并加快SoC系统的开发.整个系统原理清晰,结构简单,扩展灵活、方便.
【总页数】3页(P72-73,81)
【作者】施乐宁;董金明
【作者单位】北京航空航天大学,电子信息工程学院,北京,100083;北京航空航天大学,电子信息工程学院,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TN492
【相关文献】
1.基于FPGA的无线传感器网络SoC验证平台设计 [J], 虞致国;黄召军;陈子逢;万书芹;魏斌
2.基于FPGA的SoC/IP 验证平台的设计与应用 [J], 罗鹏;许应;封君
3.基于 FPGA 的 ARM SoC 原型验证平台设计 [J], 王丹;代雪峰
4.基于SoC FPGA的MIPS处理器验证平台设计 [J], 张伟;梁蓓;
5.基于ARM7TDMI的SoC芯片的FPGA验证平台设计 [J], 李建昌;赵博生;鲍胜荣;钟锐
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ｄｒｖ ｒ ｉ ｅ
图 ４为功能覆盖率所需要覆盖到的覆盖仓 ， 其
中 ｐｉｆｕ ｆ ｍ ｔ 验证 视频 格 式输 出功 能 、 ｃ ｃ—ｃ —ｏ ａ 仓 ｒ ｐｉ —
ｆｕ ｃ
—
采 用 ｖｌ ｃａｎｌ方 式 从 Ｇ ｎｒｔ ｎ ｍ— ｈｎｅ ｅｅａ ｒ中 得 到 ｏ ｔ ｎａｔ ｎ根 据 Ｄｉ ｒｆ 的定 义 ， ｔ ｎａｔ ｎ ｒ ｓｃｏ ， ａ ｉ ｒｅＣｇ中 ｖ 将 ｒ ｓｃｏ ａ ｉ 驱 动到 Ｄ Ｔ的接 口上 。 Ｕ
ｈｓｇｔ Ｔ ｅｉ 、 ｓ ｅｅ 、 ｌｏ ｄｃｖｒｇ ｅ ｅ ｉ ｅｖｌｌ ｖｒ ｃｔ ｎｍ ｔｏｏ ｇ ａｕ１ ｅｉ ａ ｏ Ｒ Ｌｄｓ ｔ ｔ ｎｈ ８ ＇ ｎａ ｏｅａｅ ｔ ｎ Ｗｈｌ ｔ ｎｎ （ｅｉ ａ ｏ ｅ ｄ ｌ ｙｍ ｎａ）ｖｒ ｎ ｇ ｅｂ ￣ ｔ ｎ ｉ Ｗｇｈ ｅｈ ｉ ｆ ｉ ｈ ｏ ・
次化结构的特点。
关 键 词 ：ｓ ｔｍ ｖｒｏ ；ｖｍ ；验 证 平 台 ｓ ｙ ｅ ｅｉｇ ｎ ａ ｌ
中图分类号 ：Ｔ ４ Ｎ
文献标识码 ：Ａ
文章编 号 ：１７ ６ ２ （０ ２ １ ０ ２ ｏ ６ ３— １５ ２ １ ）０ — ０ ６一 ４
Ｔｈ ｅＦＣＵ ｒｆ ａ ｉｎ ｐ ａ ｆ ｒ ａ ｅ ｎ ＶＭ Ｍ Ｖｅ ｉ ｃ ｔｏ ｌ ｔｏ ｍ ｂ ｓ ｄ ｏ ｉ
高。 测 试层 ： 编写 测 试 案例 包 括 以下 四项 工 作 ： 修 改发生 器 的约束 ， 义 新 的 随机 场 景 ， 定 同步 不 同 的
器、 监视器 ， 它们都与当前 Ｄ Ｔ中的各种接 口和物 Ｕ
事务处理器以及创建定向激励 。测试案例位于验 证平 台的最顶层 ， 控制验证环境完成 某种特定事 务。测试案例可分为三种类型： 第一种测试案例可 以产生定 向的配置信息 ， 在输入某个特定事务下人
Ｈ０Ｕ Ｘｉｏ—ｆｎ 。 ａ ｅ ｇ ＹＡＮＧ Ｊａ ｉｎ
（ ｏ ｅｅｏ ｉｎｅ Ｇ ｉ ｏ ， ｎｙｎ ５０ ５ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｃｅｃ ， ｕｚ ｕ Ｇ ａｇ５０ ２ ， ｈｎ ） ｌ ｓ ｈ ｉ
Ａｂ ｔａ ｔ Ａｓ ａ ｄ ｓ ｙ ｓａ ｄ ｒ ｅ ａ ｄ ｒ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｖ ｒ ｃ ｔ ｎ ｌ ｎ ｕ ｇ ｓｒ ｃ ： ｎ ｉ ｕ ｔ ｔｎ ａ ｄ ｄ ｈ ｒ ｗａｅ ｄ ｓｇ ｎ ｅ ｉ ａ ｏ ａ ｇ ａ ｅ，Ｉ Ｅ Ｓ ｄ １ ０ —２ ０ ｙ ｔｍ ｒｌｇ ｎ ｒ ｉ ｆ ｉ Ｅ Ｅ ｔ ８ ０ ５０Ｓ ｓ ｅ Ｖｅ ｉ ｏ
ｗ ｉ ｂ ｖａ Ｃ Ｆ ｍ ｔ ｏｖｒＵ ｉ ｏｕｅ ｈｃ ａ ｒ ｉ ｅＦ Ｕ（ ｏ ａ Ｃ ｎｅｔ ｎｔ ｄ ． ｈｂ ｅ ｔ ）ｍ ｌ
Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ｓ ｍ ｅ ｉ ｇ ；ｖ ｌ ；ｔ ｓ ｅ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ：ｙ ｔ ｖ ｒｌ ｅ ｏ ｎｌ ｎ ｅｔ ｎ ｈ ｈ
测试 平 台、断言和覆盖 率全 面综合在一起 的优 点。而基 于 Ｓｓ ｍ Ｖ ｒｏ ｙｔ ｅｉ ｇ的 Ｖ ｅ ｌ ＭＭ （ ｅｆ ａｉ ｔ ｄｏｙｍａ－ ｖｒ ｃｔ ｎｍｅ ｏ ｇ ｎ ｉ ｏ ｉ ｈ ｄ
ｕ ）验证方 法学能够在此基础上获得更 多的重用扩展性、更全面的功能覆盖 率，以及 更合 理的层 次化验证 结 １ ａ 构。本文主要 提 出了一种基 于 ． Ｖ ＭＭ验证方 法学的验证环境 ，通过验证一个 多媒体数字视频 芯片中视频格式转 换功能模 块 。简称 Ｆ Ｕ （ ｏ ｔ ｏｖｒＵ ｉ Ｃ Ｆｍａ Ｃ ｎｅｔ ｎｔ ）模 块 ，证明了 Ｖ ＭＭ 验证方法 学的重用性、扩展 、 自动检查、层
境的顶层实现， 如图 １ 所示 ， 上一层提供 了对下一
层 的设置 ， 时 这 种 设 置 也 是 对 下 一 层 的 抽 象 概 同
括。
信号层 ： 提供 了连 接到待测设计 （ Ｕ ） Ｄ Ｔ 的接 口信号 。验证环境使用虚拟信号接 口， 在需要对信 号层进行访问时 ， 由信号层提供 的抽象化信号使得 信号可以被该层上面的所有层次和测试案例使用 。 然而验证环境和测试案例 的实现应当使用尽 可能 高的层次（ 由低层次所 提供 ） 所 以要尽 量避免信 ， 号 的直接 引用 。３ 【
更高层次的结构 ， 尤其是面向对象的编程 多线程及线程间通信
收 稿 日期 ：０ １一ｌ ２１ ｌ一２ ０
Ｖ ｒｏ 的验证 方法 学， 荐层 次化 的验证 架构 。 ｅｌ ｉｇ 推
编写可重用的验证组建 ， 例如发生器、 总线功能模
作者简介 ： 晓峰（ ９６一 ， ， 侯 １ ８ ） 男 黑龙江省齐齐哈尔市人 ， 贵州大学理学院在读硕士研究生 ， 研究方向 ： 集成电路设计 。
阻态 。
５ 结 论
基于 ｖ ｎ验 证方 法 学 的 Ｆ Ｕ验证 平 台 ， 分 ｍｌ Ｃ 充
同时 ， 采用 ｖｌ ｃｌ ａｋ方式 将 ｔ ｎａｔ ｎ以 ｎ ｍ—ａｂｃ ｌ ｒ ｓｃｏ ａ ｉ
场为单位送到 ｓ ｒ ｏｒ ｃｅ ａ ｏ ｂ ｄ中。
第 ７卷
第１ 期
贵 阳学院 学报 （ 自然 科学 版 ） （ 季刊 ）
Ｊ ＵＲＮ Ｆ ＧＵ ＹＡＮＧ Ｏ ＡＬ Ｏ Ｉ ＣＯＵ正 ＧＥ
Ｖ０． Ｎｏ １ １７ ．
２１ ０ ２年 ３月
Ｎ ｔｒ ｃｅｃｓ（ ｕｒ ｒ ） ａ ａ Ｓ ｉ ｅ Ｑ ａｔ ｌ ｕｌ ｎ ｅｙ
命 令层 ： 一层 一 般 包 括 总 线 功 能模 型 、 动 这 驱
务的发生器。每个 场景都代表了一个值得关 注的 事务序列 ， 以期实现对某特定边 角情 况的功能测 试。功能覆盖率用来衡量所有测试案例在满足验 证计划要求方面的进展 。随着各项测量标准 的完 成， 功能覆盖率在整个项 目验证过程 中会逐 渐升
Ｍａ ． ０ｌ ｒ２ ２
基于 Ｖ ＭＭ的 Ｆ Ｕ验证平台 Ｃ
侯 晓峰 ， 杨
（ 贵州大学 理学院 ， 贵州
健
贵阳 ５０ ２ ｔ １０ ２０ ｙｔ ｅ ｌ Ｅ ＥＳｄ ８０— ５０Ｓ ｓ ｍ Ｖ ｒｏ 为一种 工业标 准硬件 设计和验证语 言 ，具有能 够把 Ｒ Ｌ设计 、 ｅ ｉ ｇ作 Ｔ
２ Ｍ 环基简 Ｍ 境类介 Ｖ Ｖ
ｖｍ ｍ
—
罢
扩展 ， 用于控制 、 协调各验证 组件 完成对 Ｄ Ｔ的 Ｕ 验证工作 ， 如图 ２右边框 图所示 。图 ２所示过程
一
ｅｖ ｎ 基类 用于统配仿真进程 ， ｍ验证 ｖ ｍ
平 台共分 为 ９ 步骤完成验 证工作 ， ９个 步骤 个 这
２ — ７
工检 测 Ｄ Ｔ的响 应 信 息 ； 二 种测 试 案 例可 以产 Ｕ 第 生受 约束 的 随机激励 ， 产生某 些感 兴趣 的事务 信 来
理层协 议有关。命令 层 给 Ｄ Ｔ提供 了一 个一 致 Ｕ 的、 低层次的事务级接 口， 而不管待测设计是如何
建模 的 。驱 动器 的作 用是 主 动地 给 待 测 设 计 提供 激励 数 据 。断言 是检查 Ｄ Ｔ中信号 行 为是 否 正确 Ｕ 的观察 器 。断言分 为并 发 断言 和 即时断 言两 种 ， 它 们都 是 ｓｓ ｍ Ｖ ｒｏ 语 言 的一 部 分 。通 过 在设 计 ｙｔ ｅｉｇ ｅ ｌ
ｓａ 验证 字节顺 序调 节 功 能 、ｉ＿ ｗ ｐ仓 ｐｃｘ和 ｐｃ Ｙ ｉ —
仓 用于 验证 在输入 图像 大小 不 同时 ， 个功 能点能 各 否实 现 。
Ｙ Ｃ数据由 Ｄ ｖｒ ｉ ｒｅ 通过 Ｍ Ｍ ａｄｍ函数产生。 Ｙ ｒ ｏ ｎ
在 ｄａｄ ｈｃｖ、ａｔｅ无 效 时 ， 据 输 出高 ｖｌ 、ａｔｅ ｖｃｉ ｉ ｉ ｖ 数
一
２ — ６
型、 监视器等是 ｖ ｍ的重要理念 。 ｍ ［ 为了最小化编 ２
写所需 的测试代 码 ， 验证平 台必 须 由测试 案例 可重 用、 验证 环境 可重 用 、 目可重 用 的验 证组 件 来 搭 项 建 。在 Ｖ ＭＭ 分层 验证 平 台 中， 测试 案 例 在 验证 环
息； 第三种测试案例也可以同步时序数据流信息到 接口 信号上 ， 创建测试激励的特定边界情况来观察
Ｄ Ｔ的 响应 。 Ｕ
模块 内部与其对外接 口的关键位置上设置 功能检
查， 可有效 地 提高 观察 和定位 设计 错误 的能力 。监
图 １ 分 层 验 证 平 台
Ｆ ｇ １ Ｌａ ｅ ｅ ｅ ｉ ｃ ｔ ｎ ｐ ａ ｏ ｍ ｉ． ｙ ｒ ｄ ｖ ｒｆ ａ ｉ ｌ ｔ ｒ ｉ ｏ ｆ
１ ＶＭＭ 验 证 方 法 学简 介
由于 ｓｓ ｍ Ｖ ｒｏ 集成 了面 向对象编程 ， ｙｔ ｅ ｌ ｅ ｉｇ 动
支持 Ｈ Ｌ数据类型 ， Ｄ 例如 Ｖ ｒｏ 的四状态数 ｅｌ ｉｇ 值 集成了事件仿真器 ， 便于对设计施加控制 。 上述特性可以使你创建高度抽象的测试平台， 其抽象层次比使用 Ｈ Ｌ Ｄ 或计算机汇编语言如 ｃ所
ｉ ｔ ｔ ｄ ｌｇ ｈ ｃ ａ ｅ ｎ ｔ ｙ ｔ ｍ ｅｉ ｇ ｃ ｎ ｏ ｔｉ ｒ ｓ ｂ ｅｅ ｐ ｎ ｉ ｌ ｙ ｍｏ ｅｃ ｍｐ ｅ ｓ ｃ ｆ ａｉｎ ｍｅ ｏ ｏ ｏ ｙ ｗ ｉｈ ｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｓ ｓｅ ｖ ｒ ｏ ａ ｂａ ｎ ｍｏ ｅｒ ｕ ａ ｌ ｘ ａ ｓ ｉ ｔ 、 ｒ ｏ ｒｈ ｎ ｉ ｅｆ ｎ － ｃ ｏ ｈ ｈ ｌ ｅ ｂｉ ｅ ｖ ｕ ｔ ｎ ｃ ｖ ｒ ｇ ａｅ ａ ｄ ｍｏ ｅｒ ａ ｏ ａ ｌ ｅ ｉ ｃ ｔ ｎ ｓ ｕ ｔ ｒ ．Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｍａ ｎｙ ｐ ｓ ｎ ｅｉ ｃ ｔ ｎ ｅ ｖｒ ｎ ｎ ａ ｅ ｉ ｏ ｅ ａ ｅ ｒｔ ｎ ｒ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅ ｖ ｒ ａｉ ｔ ｃｕ ｏ ｉ ｆ ｏ ｒ ｅ ｈ ｓ ａ ｅ ｉ ｌ ｒ ｅ ｔ ｖ ｒ ａ ｏ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｓ ｄ ｅ ａ ｉ ｆ ｉ ｂ ｏ ｌ ｌ ｅ ｉ ｃ ｔ ｎ ｍｅ ｏ ｄｏ ｙ ａ ｄ ｐ ｏ ｆ ＶＭＭ ｅ ｆ ａｉｎ ｍｅ ｅ ｄａ ｙ， ｈ ｒｃ ｅ ｓｉｓ ｏ ｅ ｓ ｂ ｅ ｅ ｔｎ ｉ ｎ ｅｆ ｎ ｖ ｎ ｖ ｒ ａ ｉ ｔ ｄ ｇ ｒｏ ｎ ｉ ｆ ｏ ｈ ｎ ｖ ｒ ｃ ｔ ｔｄ ｇ ｉ ｉ ｏ ｈ ｓ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｆｒ ｕ ａ ｌ ｘ ｅ ｓｏ ，ｓ ｌ ｉ ｃ ｃ ｅ ｋ ａ ｄ ｈ ｅ ａ ｃ ｉａ ｔ ｃ ｕ ｅ ｂ ｅ ｉ ｉ ｇ ａ ｖｄ ｏ ｆ ｒ ｔｃ ｎ ｅ ｓ ｎ ｕ ｉ ｍｏ ｕｅ ｉ ｌ ｍｅ ｉ ｉ ｉ ｌ ｖｄ ｏ ｃ ｉ ｈ ｃ ｎ ｉｒ ｒ ｈ ｃ ｌｓｒ ｔ ｒ ｙ ｖ ｒ ｙｎ ｉ ｅ ｏ ｍａ ｏ ｖ ｒｉ ｎ ｔ ｄ ｌ ｎ ｍｕ ｔ ｄ ａ ｄ ｇｔ ｉｅ ｈｐ， ｕ ｆ ｏ ｉ ａ