【摘要】：由于片上系統(tǒng)(System on Chip,SoC)芯片大規(guī)模的IP核(Intellectual Property core)復(fù)用,使得芯片架構(gòu)變得非常復(fù)雜,同時也導(dǎo)致芯片驗證的難度也不斷加大,因此芯片驗證研究工作具有十分重要的意義。目前比較常用的是軟件仿真的驗證方法,但是軟件仿真都是在理想環(huán)境下驗證,對于一些延時等隱藏的問題很難被發(fā)現(xiàn)。而現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)原型驗證是在更接近芯片真實硬件環(huán)境下進行的軟硬件協(xié)同驗證,它能最大限度地還原出芯片的應(yīng)用場景,更加快速地找出芯片中的隱藏問題。因此,更多的芯片廠商在芯片流片前進行FPGA原型驗證,以提高流片成功率。本文面向中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所正在研究的衛(wèi)星終端基帶SoC芯片,采用FPGA原型驗證技術(shù)對其IP子系統(tǒng)進行功能驗證。主要工作包含以下三個方面:1.ASIC(Application Specific Integrated Circuit,專用集成電路)代碼到FPGA代碼的移植由于ASIC環(huán)境與FPGA環(huán)境在物理電路結(jié)構(gòu)不同,采用FPGA原型驗證技術(shù)對SoC芯片進行驗證時,需要將ASIC環(huán)境下的代碼替換為FPGA環(huán)境下的代碼。2.基于FPGA的SoC芯片IP子系統(tǒng)功能仿真驗證根據(jù)SoC芯片IP子系統(tǒng)的架構(gòu)特點搭建仿真驗證環(huán)境,利用Makefile腳本完成工程的自動化編譯,提高驗證效率,并對IP子系統(tǒng)各個模塊進行FPGA功能仿真驗證,主要研究驗證過程中各個模塊測試向量的設(shè)計與實現(xiàn)。3.IP子系統(tǒng)的FPGA板級驗證使用StarFire-DC820 FPGA驗證板搭建FPGA原型驗證平臺,在實現(xiàn)FPGA原型驗證版本的過程中,為了提高綜合實現(xiàn)效率,采用TCL腳本配置仿真工具自動執(zhí)行整個綜合實現(xiàn)過程,替代圖形用戶界面完成設(shè)計代碼的綜合、翻譯、映射、布局布線工作,并對IP子系統(tǒng)進行FPGA板級驗證,真實還原IP子系統(tǒng)應(yīng)用場景,即語音的播放與錄音功能。
【圖文】：

圖 3.1 生成 PLL 過程示意圖在 FPGA 中，有全局時鐘網(wǎng)絡(luò)，使時鐘信號通過網(wǎng)絡(luò)到達片內(nèi)觸發(fā)器的(Skew)足夠小，同時全局時鐘網(wǎng)絡(luò)具有很強的驅(qū)動能力，因此，在布局布線時鐘通過 FPGA 的全局時鐘網(wǎng)絡(luò)分布給各個模塊。通過在 QuartusII 軟件開啟自動全局時鐘約束，工具在實現(xiàn)的時候會自動將一些高扇出的時鐘到全局時鐘網(wǎng)絡(luò)上。在原型實現(xiàn)中，，使用 FPGA 器件中的鎖相環(huán)(PLL)來管理時鐘。本文使用artus II 11.0 軟件中的 MegaWizard Plug-In Manager 工具調(diào)用 PLL，如圖 3.1 成 PLL 過程示意圖。根據(jù) SoC 模塊的時鐘頻率，設(shè)置輸入頻率、輸出分頻模塊從 ASIC 設(shè)計到 FPGA 的移植如圖 3.2 所示。

圖 3.5 生成 RAM 宏單元過程示意圖在存儲單元替換過程中，需要注意的是 RTL 中的存儲單元與 FPGA 的存儲單元的使能信號是相反的，在 FPGA 中，片選信號為高有效，讀寫使能信號為高電平時，表示寫數(shù)據(jù)，在讀寫使能信號為低時表示為讀數(shù)據(jù)，而 RTL 代碼中是相反的。如下所示為單口 RAM 的實例化：`ifdef WX_BP_ASICS55NLL-1024*32 insn_1024*32_0(.clk (clk),.cen (~ce_inner[0]).wen (~we_int),.gwen (!we_int),.em (we[3:0]).a (addr[9:0]),.d (di[31:0]),
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN791;TN47

【參考文獻】

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1 吳軍;華更新;劉鴻瑾;;SoC驗證方法學(xué)研究與應(yīng)用[J];空間控制技術(shù)與應(yīng)用;2012年05期

2 朱車壯;陳嵐;馮燕;;基于覆蓋率驅(qū)動的SoC驗證技術(shù)研究[J];微電子學(xué)與計算機;2011年11期

3 謝平;;基于龍芯IP核SoC芯片的FPGA驗證技術(shù)研究[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2010年10期

4 李哲;田澤;楊峰;張榮華;王治;;基于AFDX網(wǎng)絡(luò)終端系統(tǒng)SoC的FPGA原型驗證[J];航空計算技術(shù);2010年02期

5 孟慶,何樂年,沈海斌,嚴曉浪;基于事務(wù)的SoC驗證策略[J];半導(dǎo)體技術(shù);2002年06期

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1 劉桑;指紋識別芯片的算法設(shè)計及其在FPGA上的原型驗證[D];北京交通大學(xué);2017年

2 秦宇;基于APB總線的SPI接口IP核的設(shè)計與驗證[D];貴州大學(xué);2015年

3 余何慶;基于FPGA的SoC原型驗證平臺設(shè)計與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

4 胡文彬;IC設(shè)計原型驗證技術(shù)研究與實現(xiàn)[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

本文編號：2612769