一种基于体系结构模板的粗粒度可重构SoC设计方法

针对传统的面向应用领域的多核SoC体系结构设计方法存在系统结构探索空间大、设计复杂度高等问题,提出了一种基于体系结构模板的粗粒度可重构SoC系统架构设计方法。该设计方法以体系结构设计为中心,体系结构模板可重用、参数可配置,从而缩小了体系结构设计探索空间,提高了体系结构设计效率,降低了应用程序编译器开发复杂性。最后,以密码处理领域为例,将模板参数实例化,构建了一个面向密码处理领域的多核可重构指令集处理器SoC系统(Multi-RISP SoC)。实验结果表明,MultiRISP SoC系统与几个典型可重构平台在性能上相当,但系统构建更为快速高效。     

一种多核SoC系统的多源看门狗设计技术

介绍了一种内含多个DSP处理器核的SoC系统中的看门狗电路.随着对大规模SoC系统可靠性和稳定性要求的提高,在多核SoC系统中设计看门狗电路能够对多个处理器核进行监控和异常情况处理,并自动重启恢复SoC系统的工作.介绍了该多核SoC系统中的看门狗硬件逻辑和功能特性,并对看门狗工作流程和多核多源看门狗相互协调技术的运行方法进行了说明.测试结果表明,所设计的多核SoC系统中的多源看门狗能够监控SoC系统的运行状态,并在核定周期时间内在没有接收到喂狗信号后复位整个SoC系统,自动复位后重新工作.     

移动操作SoC接口IP组件设计

移动操作或移动计算（mobile computing）是嵌入式系统研究的一个重要方向。为移动操作设计的SoC（System on a Chip）g具有理论意义，更拥有实际应用的价值。和任何SoC的设计一样，移动操作SoC也需要设计各种相应的IP组件。本文描述了采用可编程器件进行移动操作SoC外部接口IP组件设计的方法，并以外部数据存储器控制为例，进行基于PLD的IP设计。仿真结果显示该设计是成功的，相应移动操作SoC的IP组件的操控运行有效、快速。     

SoC芯片设计方法及标准化

随着集成电路技术的迅速发展，集成电路已进入系统级芯片（SoC)设计时代，SoC芯片的集成度越来越高，单芯片上的集成度和操作频率越来越高，投放市场的时间要求越来越短，为了实现这样的SoC芯片，设计越来越依赖IP模块的重用，SoC复杂性的提高和IP模块的多样化，SoC芯片中多个厂商不同IP模块的使用，导致了IP模块可重用的许多问题，IP模块和片上总线，以及EDA工具接口的标准化，是解决IP模块标准化的很好途径，另一方面，SoC芯片设计的复杂性和嵌入软件所占比重的增加，要求更高层次的系统抽象和软硬件的协同设计，使用更流地的设计进行系统的硬件设计和更有效的系统设计方法，描述了SoC芯片设计中的IP模块可重用技术以及所存在的问题，介绍了SoC IP模块和片上总线结构的标准化，讨论了基于C／C＋＋扩展类库的系统级描述语言和基于平台的SoC设计方法。     

AFDX-ES SoC虚拟仿真平台的构建与应用

随着集成电路技术的快速发展,SoC设计的规模、复杂度和集成度日益增加,给SoC设计的仿真验证提出了巨大挑战。简要介绍了AFDX网络,并结合AFDX终端系统SoC的设计,阐述了软硬件协同设计方法,提出了一种基于虚拟仿真平台的验证方法,详细论述了该平台的构建过程并举例说明了该平台的实际仿真验证应用方式。在芯片设计验证过程中,利用该平台有效地验证了芯片逻辑功能的正确性,保证了仿真验证的覆盖率,缩短了SoC设计验证开发周期,流片结果进一步证明了该方法的正确性,对类似SoC设计具有一定的参考价值。     

基于AlteraSoC FPGA的图像采集系统设计

该设计利用Altera公司的DE1 SoC开发板和友晶科技的D5M 模块实现了基于SoC FPGA的图像采集系统。详细介绍了基于Altera SoC FPGA的嵌入式系统设计方法,包括基于Qsys的系统硬件设计和基于 SoC EDS开发套件的ARM硬核处理器软件设计。该设计在Altera公司提供的可以正常运行Linux操作系统的参考设计的基础上,添加了所需要的硬件模块和应用软件,最后通过板级验证实现了系统功能。     

基于平台的SoC系统建模方法研究

面向基于平台的SoC设计方法,本文提出约束任务流图模型（CTG）作为SoC系统模型,提出了基于平台的CTG SoC系统建模方法,实现了SoC系统建模环境CPSME。CTG模型是一种可变粒度的SoC系统模型,可同时描述系统任务的功能和性能。本文基于平台的CTG SoC系统建模方法支持CTG模型的系统级重用与定制,有效提高了系统建模效率。在CPSME环境下进行MP3播放器和MPEG2播放器的SoC系统建模实践表明,新方法的模型重用率可达到75％～90％。     

SoC设计中虚部件构建与封装方法研究

近年来,软硬件协同设计技术受到了系统级设计语言和基于平台设计方法的深刻影响。本文提出了一种基于层次平台的SoC系统设计方法,将SoC系统设计过程分为系统层、虚部件层和实部件层三个设计层次。分析了在虚部件层中设计虚部件时必须满足的三个方面的需求,提出了一种新的虚部件构建和封装方法。     

利用UML-RT序列图支持基于事务的SoC系统级功能验证

SoC基于事务的验证方法面临的一个重要问题是如何设计验证系统级复杂交互行为的事务测试序列。基于场景的序列图是设计人员捕获系统级功能规约的良好方法。本文提出了一种利用UML-RT序列图捕获SoC各个IP核之间的通信协作行为,为基于事务的验证建立高层规约,指导系统级测试序列生成的方法。我们自行开发了一个基于构件的事务验证环境SoC-CBTVE,并在该环境中利用本文的方法对一个典型的SoC设计进行了验证和分析。实验结果表明,利用UML-RT序列图能够捕获SoC系统级IP核之间的复杂通信行为,有效支持SoC系统级功能验证。     

SoC可测性技术研究

超深亚微米工艺和基于可复用嵌入式IP模块的系统级芯片(SoC)设计方法使测试面临新的挑战,需要研究开发新的测试方法和策略.介绍了可测性设计技术常用的几种方法,从芯核级综述了数字逻辑模块、模拟电路、内存、处理器、第三方IP核等的测试问题,并对SoC可测性设计策略进行了探讨,最后展望了SoC测试未来的发展方向.     

基于虚拟微处理器的嵌入式软件开发与系统验证环境

嵌入式系统设计过程中软件与硬件集成验证的滞后，已成为制约整个系统开发进程的重要因素．虚拟微处理器是指在嵌入式系统硬件原型形成之前构造的可仿真原型，通过对微处理器的仿真支持软件嵌入式软件开发．介绍了基于虚拟微处理器技术的嵌入式软件开发环境的设计和实现，利用该环境，设计者可在设计早期进行系统集成验证，减少设计错误并缩短设计周期．该环境已经在嵌入式系统开发过程中得到成功应用．     

基于RTOS的软硬件协同验证方法

根据处理器芯片的特点，提出了一种基于RTOS的软硬件协同验证方法，该方法在RTOS的基础上建立了一个可移植的协同验证环境，在处理器芯片设计阶段，通过建立一个与芯片相近的硬件平台，在其上利用协同验证环境先验证软件设计的正确性，然后把这些正确的软件放入由处理器芯片构成的协同验证环境中验证设计的芯片。采用这种方法，不仅可以验证处理器芯片设计的正确性，减少错误存在的可能性，而且缩短了芯片验证的时间。     

嵌入式系统软硬件协同验证中软件验证方法

随着集成电路及计算机技术的发展,嵌入式系统设计变得越来越复杂．复杂的嵌入式系统设计,通常采用验证的手段检验系统设计的正确性,硬件验证通常是在硬件设计描述的基础上建立用于模拟硬件功能的硬件模拟器;软件验证常用的方法是建立处理器功能模型(指令集模拟器ISS),逐条解释嵌入式软件在目标机器上的执行过程,产生模拟输出,驱动外围电路(即硬件设计)．指令集模拟器从底层时序关系模拟嵌入式软件在目标CPU上运行过程．对于复杂嵌入式系统设计,ISS模拟速度通常成为协同模拟瓶颈．基于RTOS的嵌入式软件快速验证方法可以有效地提高软件模拟速度,扩展RTOS功能,适应协同模拟需要,建立硬件模拟驱动,实现软件和硬件模拟器通信连接和协同模拟同步控制．基于RTOS的嵌入式软件验证方法以编译代码模型为基础,从系统行为级验证嵌入式软件功能,验证速度快．在实际应用中,该方法和ISS验证相结合,能够实现更有效、更快速的嵌入式系统协同验证．最后以几个典型硬件设计为基础,编写相应的控制软件,进行软硬件协同验证实验,实验结果数据说明该验证方法实用、有效、快速．     

Design methodology for a modular service-driven network processor architecture

We present a design methodology for a modular network processor architecture that leads to a balanced, service-defined mix between programmable processor cores, configurable hardware assists, and specialized coprocessors. Whereas the processor cores address the flexibility and extendibility needs of the networking market, the hardware components offload the processors, or even allow them to be bypassed for certain network processor-typical tasks to optimize chip area, performance, and power efficiency. We describe the rationale behind the selected functional partitioning in hardware and software components and discuss the challenges of designing the hardware components, and of organizing and integrating the programmable cores. We quantify our approach with a performance evaluation of the overall system.     

龙芯2号同时多线程处理器的软硬件接口设计

随着生产工艺的提高,芯片上能集成越来越多的晶体管,多线程技术也逐步成为一种主流的处理器体系结构技术,而多线程处理器的软硬件接口也就成为急需解决的问题.在分析同时多线程的软件需求的基础上,提出龙芯2号同时多线程处理器的软硬件接口协同设计解决方案,给出相应的操作系统实现方案.同时,在Linux 2.4.20的基础上实现了龙芯2号同时多线程处理器相应的操作系统.通过运行SPEC CPU2000等测试程序进行性能评测,充分说明实现软硬件接口的龙芯2号同时多线程处理器极大地提高了多进程负载的性能.分析和设计方案不仅适用于同时多线程处理器,而且对于片内多核处理器的设计也有借鉴作用.     

基于多代理系统的软硬件协同设计

为使软硬件协同设计过程更具分布性、自主性及并行性,在软硬件协同设计中引入多代理(MAS)技术,提出软硬件协同设计的MAS模型,包括系统描述Agent、软硬件划分及映射Agent、软硬件设计Agent、协同通信Agent、性能评估Agent和硬件系统测试Agent的构建和应用。采用多个目标代理映射、协商的方法协调整个协同设计过程。实际应用表明,该方法能优化系统级芯片设计方案、软硬件结构和功能,并提高系统整体性能。     

基于SystemC的嵌入式系统设计

本文提出了一种基于SystemC的嵌入式系统设计方法，SystemC是OSCI（Open SystemC Initiative)组织制定和维护的一种开放源代码的C＋＋建模平台，提供支持硬件建模和仿真的C＋＋类库及相应的仿真内核，SystemC消除了一直存在于系统级设计和硬件设计之间的语言隔阂，支持在整个嵌入式系统设计流程内使用C＋＋来统一描述硬件和软件，基于C＋＋的系统功能定义能够方便有效地映为硬件实现部分和软件实现部分，该方法同传统的设计方法相比更加灵活和有效。     

The rapid prototyping experience of an H.263 video coder onto FPGA

In this paper, the methodology used for prototyping an H.263 basic line video coder is explained. The coder is based on an architecture, which we have called MVIP-2, consisting of a set of specialized processors for the main tasks (transforms, quantizers, motion estimation and motion compensation) and a RISC processor for the scheduling tasks.The design has been written in synthesizable Verilog and fully tested with hardware–software co-simulation using standard video sequences. All modules except the RISC have been synthesized and fitted onto an FPGA. The prototype has been tested in real-time using a commercial board with the RISC and the FPGA, a pattern generator emulating a video camera to generate the input sequences and a logic analyzer to test the H.263 output stream.We have used a classic design methodology with some improvements in order to carry out rapid system prototyping. With this improved methodology, a prototype can be obtained early in the design cycle allowing the debugging of some hardware and software components permitting others to be designed at the same time.In this paper we explain how this methodology has been applied to a complex design (MVIP-2). Despite some details being specific to this design, the main aspects of the methodology can be applied to other designs.     

基于去噪技术的DSP语音识别系统设计

针对语音识别系统对抗环境噪声的实际需求,提出一种二次组合抗噪技术,研究并设计了一种以数字信号处理器(DSP)为硬件平台,以隐马尔可夫模型(HMM)为算法的抗噪声嵌入式语音识别系统.DSP采用型号为TMS320VC5509A的芯片,配以外围硬件电路构成语音识别系统的硬件平台.软件设计以离散隐马尔可夫模型(DHMM)为识别算法进行编程,系统软件主要有识别、训练、学习和USB四个主要模块.实验结果表明:基于二次组合去噪技术的语音识别系统有更好的抗噪声效果.     

集成电路设计的系统级描述语言SystemC

人们提出了软件硬件协同设计的设计方法，以克服传统的将软件和硬件分开的设计方法对于SOC的设计存在的缺陷。SyStenlC是顺应这种发展趋势而产生的系统级描述语言。它是一种通过类对象扩展和基于C／C 的建模平台，支持系统级软硬件协同设计、仿真、验证、软硬件协同设计的系统级描述语言。本文介绍了系统级描述语言SySternC在集成电路设计中的应用，讨论了基于SyStemC的集成电路设计的设计流程、设计优势及其发展趋势。