基于SystemC/TLM方法學(xué)的IP開發(fā)及FPGA建模

　　隨著系統(tǒng)級芯片技術(shù)的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)規(guī)模正變得越來越大，因而變得非常復(fù)雜，同時(shí)上市時(shí)間也變得更加苛刻。通常RTL已經(jīng)不足以擔(dān)當(dāng)這一新的角色。上述這些因素正驅(qū)使設(shè)計(jì)師開發(fā)新的方法學(xué)，用于復(fù)雜IP(硬件和軟件)以及復(fù)雜系統(tǒng)的驗(yàn)證。ST公司建立了一個(gè)設(shè)計(jì)流，它從高級抽象開始，易于將模型寫入IP的精密周期或RTL模型中。當(dāng)轉(zhuǎn)入低級抽象時(shí)，建模變得復(fù)雜，故IP驗(yàn)證也復(fù)雜。我們的方案最適合于這種應(yīng)用場景，因?yàn)樗试S人們在各地相似的環(huán)境中運(yùn)行相同的測試平臺和測試場景，因而允許在整個(gè)開發(fā)周期里高效地復(fù)用所有的測試范例和環(huán)境。

　　在半導(dǎo)體領(lǐng)域，開發(fā)產(chǎn)品的第一步就是以高級抽象開發(fā)規(guī)范的模型，通常用C/C++來實(shí)現(xiàn)。這里，SystemC和C++庫提供了很大幫助。它簡化了共存的硬件和軟件設(shè)計(jì)的概念化。再加上實(shí)現(xiàn)事務(wù)級模型間對口連接的TLM傳送庫，SystemC加速了整個(gè)驗(yàn)證過程。另一個(gè)重要方面是所有不同抽象架構(gòu)中經(jīng)過增強(qiáng)的可移植性。同一測試配置可以無縫地用于不同抽象級的設(shè)計(jì)。

　　本文將討論一種此類的方法學(xué)。最終的目標(biāo)是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)UWBMAC(媒體訪問層)IP。出于架構(gòu)開發(fā)的目的，決定用SystemC來實(shí)現(xiàn)整個(gè)IP。還開發(fā)了抽象級具有不同程度變化的不同架構(gòu)。所付出的努力比較少，最后得到的仿真速度很快，軟件的實(shí)際編寫也可以在設(shè)計(jì)周期非常早的階段開始。該IP的RTL結(jié)果被移植到了SPEAr系列的FPGA中。除了ARM內(nèi)核和相應(yīng)的一系列IP，SPEAr還提供一個(gè)可配置邏輯塊，這為用戶在實(shí)現(xiàn)其邏輯功能時(shí)提供了無與倫比的靈活性。從而縮短了上市時(shí)間，同樣也實(shí)現(xiàn)了空前的成本節(jié)省。

　　設(shè)計(jì)開發(fā)方法學(xué)

　　圖1所示的該方法學(xué)實(shí)現(xiàn)了開發(fā)的內(nèi)核中的事務(wù)級建模(TLM)。TLM是一種對數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行建模的高級方案，這里將模塊之間的具體通信與功能單元或通信架構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)分離開。把總線或FIFO這類通信機(jī)制模型化成信道，用SystemC接口類將這些信道提供給模塊和部件。這些信道模型的信令接口功能將取代事務(wù)請求，這將減少具體的低級信息交換。

　　圖1：IP開發(fā)方法學(xué)流程。

　　在事務(wù)級建模時(shí)，

　　*更加注重?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的功能-即轉(zhuǎn)移的是什么數(shù)據(jù)，從那里來，到那里去

　　*不太關(guān)注實(shí)際的實(shí)現(xiàn)-即不太關(guān)注數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移所用的實(shí)際協(xié)議

　　該方案使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的實(shí)驗(yàn)變得更加容易，例如，可以利用不同的總線架構(gòu)(所有都支持公共的抽象接口)，不一定需要對與任意總線進(jìn)行交互的模型進(jìn)行重新編碼，只要這些模型能夠通過公用接口與總線進(jìn)行交互即可。

　　在我們的方法中，起始點(diǎn)是對整個(gè)功能系統(tǒng)平臺進(jìn)行建模。這是利用SystemC并通過scfifo接口實(shí)現(xiàn)的。為了描述通信接口間的數(shù)據(jù)流，采用了各種架構(gòu)。這些架構(gòu)基本上都是協(xié)議需要遵守的參數(shù)和幀格式信息。圍繞IP創(chuàng)建了一個(gè)測試環(huán)境，環(huán)境中開發(fā)了測試平臺，來傳輸分別來自兩側(cè)的輸入，即發(fā)送和接收。在這兩種范例中，利用這種配置產(chǎn)生了預(yù)期的結(jié)果或參考。在抽象層，與平臺一起使用來進(jìn)行修改，快速并有效地做試驗(yàn)時(shí)將變得很容易，不過精度會(huì)降低一些。