基于固件的系统芯片协同验证平台

使用FPGA进行全系统仿真是验证基于平台设计的系统芯片(SoC)的有效手段,但FPGA原型验证一方面须等待硬件设计完成编码,另一方面FPGA全系统环境下的硬件设计错误定位耗时,验证周期较长.为更早展开系统级验证工作并缩短验证周期,提出一种基于固件的协同验证平台-FCVP.FCVP在FPGA上基于固件模拟待测硬件设计和系...     

串行RapidIO验证模型

片上系统设计中大量使用IP核,其验证是整个系统设计的关键.串行RapidIO(SRIO)定义了器件间的全双工串行链路,物理上每个方向使用单向差分信号,因此SRIO核的验证存在一定的难度.该文基于PCI-RapidIO桥的设计与实现,建立了SRIO的验证模型,包括功能仿真模型、硬件验证模型和互操作性验证模型,为SRIO核的验证提供了思路,并建立了SRIO的仿真环境平台和FPGA硬件验证平台.     

高性能MCU的FPGA原型验证系统研究与平台实现

本文研究并实现了一种基于Cortex-A7核的高性能MCU在FPGA原型阶段的验证平台。该设计研究可以针对高性能MCU芯片或其FPGA原型验证阶段的软硬件验证环境快速搭建,通过交互式、软硬件协同的方式对MCU芯片各个模块功能进行实时、可靠的功能验证。高效的FPGA原型验证可以提高MCU研发速度、缩短验证时间、提高验证效率、及时发现芯片设计的缺陷、缩短芯片研发周期。     

基于Xilinx UltraScale+VU9P FPGA的SoC原型验证系统研究

为应对So C设计规模增大、功能复杂化带来的芯片验证耗时太长的问题,通过讨论SoC系统与FPGA原型核心板资源的架构,按照从ASIC到FPGA的移植原理,设计实现一种基于Xilinx UltraScale+VU9P FPGA的原型验证系统。系统基于Xilinx Vivado工具完成逻辑综合、实现,并完成硬件子系统设计。使用逻辑电平转换器芯片,将FPGA原型的1.8V转换为SoC设计IO为3.3V电平的PAD,实现对3.3V标准电平的兼容。通过实验,在该系统上完成了大规模高性能SoC的软硬件协同验证,结果表明系统实现设计预期功能,有助于加快芯片整体的验证速度。     

SV DPI技术在FPGA仿真验证的应用探讨

SystemVerilog作为近年来逐渐流行的FPGA验证语言,包含了丰富的验证特性：DPI、断言技术、功能覆盖率等,其中DPI接口技术可以帮助验证工程师在验证平台中实现对C或C++的调用,验证工程师可以通过编写C函数来实现复杂激励模型设计,同时也为进行复杂算法的FPGA设计的仿真验证提供了新的验证思路。本文提出一种基于DPI接口的FPGA仿真验证方法,实验表明：利用该方法搭建的仿真验证平台相对于传统的纯verilog验证平台,具有更高的仿真效率和验证的灵活性。该验证方法为算法级FPGA设计的确认测试提供了新的验证思路。     

龙腾C1微处理器的功能验证

微处理器的功能验证是一项复杂而重要的工作。文章在进行龙腾C1微处理器的功能验证时,针对其指令集的特点,将指令集分为运算类和非运算类两种。根据两种指令各自不同的特点,文章分别提出了使用嵌入汇编语言的C语言参照模型和使用基于真实处理器执行结果的TRACE文件参照模型。在参照模型基础之上,实现了仿真结果的自动检查和基于覆盖率的分析。同时,为了加速仿真验证的速度,使用了FPGA验证平台进行功能验证,可以运行操作系统级的测试程序。     

嵌入式处理器在片调试功能的验证

以龙芯1号处理器为研究对象,探讨了基于JTAG的处理器在片调试功能的验证方法.根据在片调试的结构特征建立了功能覆盖率模型,并以访存模式为基准分步建立虚拟验证原型.整个验证将定向功能测试和指令集随机测试有机地结合起来,迅速定位了设计中多个难以发现的错误.最终验证的功能覆盖率达到100%,FPGA原型经长时间运行无误.     

可进化芯片的FPGA接口设计与实现

针对FPGA IP核在可进化可编程系统芯片(SoPC)中嵌入时存在FPGA IP核端口时序控制和位流下载的问题,实现一种适用于可进化SoPC芯片的FPGA接口。该FPGA接口使用异步FIFO、双口RAM的结构和可扩展的读/写命令传输方式来实现FPGA IP核与系统的异步通信。嵌入式CPU可以通过FPGA接口实现FPGA IP核的片内位流配置。FPGA接口中的硬件随机数发生器实现进化算法的硬件加速。使用自动验证平台与FPGA原型验证平台对FPGA接口进行验证来实现验证的收敛。测试结果表明,FPGA接口成功实现了嵌入式CPU与FPGA IP核的通信,完成芯片内的进化。     

Virtex-5 LX110的ASIC原型开发平台设计

针对基于Virtex-5的原型验证平台的硬件设计进行探索,对系统资源评估、信号完整性分析以及电源分布系统设计中的FPGA相关分析进行详尽描述,探索出高性能FPGA硬件系统设计的一般性方法及流程,设计出一款高性能的ASIC原型验证平台。     

基于UVM和Matlab搭建的DVB-S编码调制系统验证平台

提出了一种用于测试一个DVB-S编码调制系统的功能验证平台。该平台使用高级验证方法学(Universal Verification Methodology,UVM)搭建了验证平台的主要结构,并在验证平台中使用外接Matlab作为复杂数字信号处理的参考模型。介绍了功能验证平台的主要结构和组件的设计,详细介绍了UVM通过直接编程接口(Direct Programming Interface,DPI)以C++为桥梁与Matlab连接的设计方法。通过实际仿真验证比较,使用这种方法搭建的联合平台比纯硬件语言Verilog语言搭建的仿真验证平台在验证时间上缩短了近50%,避免了对复杂信号处理验证模型的硬件语言设计,提高了针对复杂信号处理系统验证平台的搭建效率。     

用于8051微控制器的片上调试系统的硬件设计

为工业用8051微控制器设计了一个片上调试系统,将调试功能集成到单片机芯片内部。该系统基于专用集成电路的设计流程设计,不仅具有控制8051单片机挂起、正常运行、单步运行和指令跳转的能力,而且能够读写片内寄存器、内外部数据,程序存储器、特殊功能寄存器的值,并能在其中设置硬件断点。该调试系统使用比工业上的JTAG标准接口占用空间更少的三线接口作为其和计算机的连接通道。系统在Xilinx的xc3s400 FPGA上完成功能验证,利用SMIC 0．18μm工艺库完成版图设计。结果表明,系统有效解决基于传统软件调试和仿真器调试方式的弊端,并能省去用户购买商业仿真器的调试花费,减少调试成本,提高调试效率。提出的设计方法同样适用于其他微控制器片上调试系统的设计。     

一款多核处理器FPGA验证平台的设计与实现

高性能处理器设计日趋复杂,为了缩短验证周期,降低研制风险通常需要在流片之前进行基于现场可编程门阵列(field programmable gate-array, FPGA)原型验证平台的软硬件协同验证.随着处理器多核化的发展,FPGA原型验证平台的实现变得越来越具有挑战性.介绍了一款高性能多核微处理器FPGA验证平台的设计与实现方法,详细阐述了该FPGA验证平台采用的母板/子板总体架构、分片策略、时分复用实现技术及I/O接口实现方法.该平台具有良好的可扩展性,能够方便灵活地实现目标芯片在各种规模和配置下的FPGA验证,用于在流片前对目标芯片进行功能正确性验证和性能评估.经过该FPGA平台验证的目标芯片,首次流片返回的芯片能成功运行操作系统和各种应用程序,实现了一次流片成功的目标.最后对该FPGA验证平台的应用前景进行了分析总结.     

32位RISC微处理器FPGA验证平台设计与实现

微处理器的验证工作是一项复杂而重要的工作。针对传统的FPGA验证在板级验证过程中存在不能快速定位错误和调试方法单一等问题,同时结合“龙腾R2”微处理器的验证需求,设计了“龙腾R2”微处理器的FPGA验证平台,在该验证平台上成功进行了指令和VxWorks操作系统的测试。实践表明该验证平台大大缩短了验证周期,整个验证平台原理清晰,结构简单,扩展灵活、方便。     

一种新的高速嵌入式系统软件调试技术

随着嵌入式系统速度的显著提高,系统设计越来越复杂,对软件调试提出了新的挑战。传统的调试技术,仿真工具无法满足高速嵌入式系统的调试要求。该文介绍了一种综合式软件调试技术和方法,通过使用逻辑分析仪软件调试功能,结合嵌入式系统开发时使用的编译器,仿真器,调试器,进行高速嵌入式系统的功能验证,代码诊断,软件优化,分析子程序模块的执行效率。最后针对PPC8260处理器的软件调试提供了综合的软件调试方法。     

面向异构多核处理器的FPGA验证

随着处理器架构的发展,高性能异构多核处理器不断涌现.由于高性能异构多核处理器的设计十分复杂,为了降低设计风险,缩短验证周期,提前进行软件开发,复现硅后问题等,通常需要搭建现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)的原型验证平台,并基于FPGA平台开展种类繁多,功能各异的软硬协同验证和调试工作.提出的基于同构FPGA平台对异构多核高性能处理器的FPGA调试、验证方法,有效地利用了异构多核处理器的架构特征,同构FPGA的对称特点,以层次化的方法自顶向下划分FPGA,自底向上构建FPGA平台.结合差速桥、自适应延迟调节、内嵌的虚拟逻辑分析仪(virtual logic analyzer, VLA)等技术可快速完成FPGA平台的点亮(bring-up)和部署.所提出的多核互补,核间替换模拟的调试SHELL等方法可以快速完整地对目标高性能异构多核处理器进行FPGA验证.通过该FPGA原型验证平台,成功地完成了硅前验证,软硬件协同开发和测试,硅后问题复现工作,并为下一代处理器架构设计提供了快速的硬件平台.     

通用嵌入式32位RISC CPU设计概述

近年来,嵌入式微处理器在SoC设计中得到了广泛应用。嵌入式微处理器设计成为一个颇受欢迎的话题,其设计过程主要包括规格定义、指令集、体系架构、总线接口、顶层模块划分、子模块设计和验证、系统整合与调试、系统级验证、FPGA原型验证和软件开发环境等几方面。     

并行处理任务级仿真环境的研究及实现

并行处理仿真为并行系统的建模分析，并行算法的模拟执行以及并行环境的性能评价提供支持，本文利用任务相关仿真时钟和重叠时间片建立了一种支持完全并和用户并发方式的并行多任务模型，并结合对不同调度算法和互连结构的仿真实验，着重分析了任务调度对系统性能的影响以及互连网络技术与通信开销的关系。同时，仿真环境还提供模拟执行的并发度曲线和任务执行踪迹供和户分析调试并行程序。     

A co-processed contour tracing algorithm for a smart camera

This paper describes a new approach for a contour-tracing algorithm targeting a low-power smart camera for industrial inspection. This embedded system consists of the three major components: CMOS sensor, FPGA and microprocessor. By analysing a linear-time algorithm used for simultaneously labelling connected components and their contours, two independent tasks could be identified. By efficiently assigning these two parts to the FPGA and the microprocessor achieving high-speed real-time operation is possible. The novelty of the proposed method is the development of a sequential co-processing algorithm for the FPGA. A Contour-Neighbourhood 3 × 3 filter kernel for converting the grey-level data to an intermediate representation containing directional information was added into an FPGA image-processing design. This pre-processed data is then provided to a software component which is executed on a microprocessor. The final result of this analysis is a sorted list of contour points for each object in the image. Further increases of the data throughput and the workload of the hardware resources are achievable by pipelining the subtasks of consecutive images. The runtime behaviour of this parallel operation is sufficient for meeting the real-time requirements of an industrial 2D measurement system.     

In-System Silicon Validation and Debug

Silicon validation - proving a chip works correctly at speed and in system under different operating conditions - is always necessary, even for a "perfect" design. Silicon debug - finding the root cause of a malfunction - is necessary whenever a design is not flawless. First-silicon validation and debug require a labor-intensive engineering effort of several months and have become the least predictable and most time-consuming part of a new 90-nm chip's development cycle. Lack of adequate tools and automatic procedures is a big factor in this bottleneck. The difficulty of silicon validation will increase at 65 nm and below because existing ad hoc methodologies don't scale with the unprecedented levels of SoC device complexity. Even the most sophisticated SoC design methodology cannot fully account for all the parameters that affect silicon behavior, or for all logic corner cases occurring in the life of a chip working at speed and in system. For example, the simultaneous occurrence of two unlikely events might not be anticipated pre- silicon, so it is never simulated or analyzed; however, when it occurs in system, it can cause unexpected behavior. Presilicon verification methods - simulation, emulation, FPGA prototyping, timing analysis, and formal verification - don't address many deep-submicron problems that occur in the actual device.     

基于FPGA的PUSCH信道估计仿真与实现

基于最小平方(LS)算法,利用FPGA实现了一种适用于TD-LTE系统的上行信道估计算法。主要研究了如何利用FPGA实现LS算法,包括算法的介绍、方案的形成、FPGA实现的处理流程、FPGA实现结果及分析。以Virtex-5芯片为硬件平台,完成了仿真、综合、板级验证等工作。实现结果表明,该信道估计算法应用到TD-LTE系统具有良好的稳定性和可行性。