可重用设计方法在SOPC系统设计中--精.ppt

微电子讲座之一 可重用设计方法在SOPC系统设计中的研究与实现 主要内容 介绍可重用设计方法的概念和发展，系统级设计概况、实现方式和设计方法。 基于SoPC平台的可重用设计方法的拓宽:详细阐述了SoPC系统平台在可重用设计方面和电子系统级设计方面的方法和优势。 基于DSPBullder的SOPC系统级设计:详细介绍系统级设计工具DSPBullder，以及怎样在SoPC平台上完成原型算法模块的设计。 引言 近年来，随着可编程器件技术的进步，可编程逻辑阵列FPGA逻辑容量不断提高而价格在不断的降低，在FPGA上实现SOC即SOPC技术已成为了一种发展趋势。 SOPC( System on Programmable Chip)是一种灵活、高效的soc解决方案。首先它是片上系统(soC)，由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能。 其次它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减，可扩充，可升级，并具有软硬件体系可编程的功能。 将可重用设计方法与SOPC技术相结合，将传统的停留在板级设计层面的嵌入式系统硬件设计提升到基于可编程逻辑芯片上的系统设计，并将可重用设计方法从SOC领域延伸到SOPC领域。 在SOPC系统平台上将可重用设计方法扩展为四个方面：可重构硬件平台、可重配置系统平台、IP核复用与IP核设计、原型算法可重用设计与验证。 可重用设计方法定义 20世纪70年底以来，微电子技术飞速发展，集成电路设计和工艺水平有了很大提高。 如今人类已经可以设计并制造出包含上亿个晶体管的超大规模集成电路，集成在单个芯片上的功能也在不断增加。从而使得以往由许多芯片组成的电子系统集成在一个单片硅片成为可能，构成所谓的片上系统（soc）。 与普通的集成电路（IC）相比，SOC不再是一种功能单一的单元电路，而是将大规模的数字逻辑和嵌入式处理器整合在单个芯片上，集合模拟部件，形成模数混合、软硬件结合的完整的控制和处理片上系统。 因此，当今电子系统设计已不再是利用各种通用集成电路实现板上系统（SOB），即印刷电路板（PCB)级的设计和调试，而是转向以专用集成电路（ASIC)或大规模FPGA以及CPLD为物理载体的系统芯片设计，前者称为SOC,后者称为SOPC(可编程片上系统） 设计方法的转变 随着芯片制造工艺的变化，芯片的设计方法也发生了巨大的改变。传统的方法是自上而下先写出所有模块的RTL编码，再将这些模块集成到一个共同的顶层设计下，最后再进行综合。这种方法对于复杂芯片的设计已经不再适应，也满足不了快速变化的市场的要求 现在复杂芯片设计的有效方法就是可重用设计，即使用以前设计的核以及经过验证的核进行设计。 可重用设计方法理念 随着嵌入式技术的不断完善与发展，现在的嵌入式系统设计已经不再像早期那样，只要完成某个特定的功能就可以。越来越多的SoC芯片对系统性能稳定性、可靠性有了越来越高的要求，SoC设计的焦点己经不再是某个新功能的设计和实现，而是如何去评估验证和集成多个己存在的软硬件模块。 可重用设计方法已经成为设计巨大容量芯片的必选方法，因为只有使用这种方法，我们才能在芯片设计过程中有效控制设计费用、缩短设计周期、提高设计质量。从SOC的设计和实践中，人们认识到设计方法的革命就是要完成一个转变，以功能设计为基础的传统流程转变为以功能组装为基础的全新流程。 可重用设计方法规范 可重用设计方法是基于知识产权核的，适用于设计可重用核或者集成可重用核的设计。知识产权核是经过预先设计、预先验证，符合产业界普遍认同的设计规范和设计标准，具有相对独立功能的电路模块或子系统，可重用于SOC、SoPC设计中。 在可重用设计方法中最关键的技术就是IP核的设计与验证。可重用设计在大大提高电子系统设计效率的同时，也提出了对IP核设计中代码、接口、验证、配置等方面的更高要求。 研究内容 可重用设计方法学中对于IP核设计及能够研究的内容大体包括： 面向一般设计问题设计 这就是意味IP核必须很容易进行配置，以适用不同的应用 面向多种工艺设计 对于IP软核，它必须能够面向不同的工艺库进行综合，从而产生令用户满意的结果 面向多种模拟器的设计 对于好的可重用设计，既要有Verilog代码版本，又有VHDL代码版本，能有各种版本的验证和测试向量，而且能够运行在多个主流商用模拟器上。 面向标准的接口设计 IP核设计要基于标准的接口，只有在没有标准可遵循的时候才设计一些特殊、定制的接口 提供独立的验证 可重用IP核在集成到芯片之前必须经过全面、独立的测试和验证，需要保持很高的测试覆盖率 验证要达到高度可信 可重用IP核需要进行极其严格的验证，甚至要建立一个物理原型