基于混合建模的SoC软硬件协同验证平台研究

摘 要 针对SoC片上系统的验证，提出新的验证平台，实现SoC软硬件协同验证方法。首先介绍SoC软硬件协同验证的必要性，并在此基础上提出用多抽象层次模型混合建模(Co-Modeling)的方法构建出验证平台。然后，阐述了此验证平台的优点，如验证环境统一、仿真速度快等，接下来介绍了验证平台架构及关键部分的具体实现。最后以一个实例说明此验证平台的可用性。此验证平台适于实现SoC软硬件协同验证，降低了SoC的验证难度。
关键词 片上系统软硬件协同验证混合建模验证平台

引 言
伴随着微电子产业的发展和摩尔定律的不断应验，IC设计的规模越来越大，集成度也越来越高，已经足以将整个系统集成到一个芯片中，这种技术就是SoC(System onChip，片上系统)技术。相对于PCB(Printed CircuitB0ard，印刷电路板)级的系统，SoC的优点是显而易见的。SoC意味着更好的电路时序和更高的可靠性，但同时SoC也意味着更复杂的逻辑。为了解决SoC的众多设计难题，SoC设计方法学中最显著的一个特征就是IP(Intellec-tual Property，知识产权)的复用技术；然而系统的复杂度决定了不可能简单地将各个IP模块集成起来就完成了SoC的设计，SoC验证成为了一个新的问题。
在验证问题成为SoC设计的新的挑战之后，人们逐渐提出各种应对方法。其中，SoC软硬件协同验证的思想，切实反应了SoC验证中的问题和解决方法，越来越多地受到关注。本文以SoC软硬件协同验证思想为基础，提出一种验证平台的实现；同时考虑到SoC的不同设计层次，建立起统一的高速的系统级验证环境，有效的缓解了SoC验证中的关键难题。

1 SoC软硬件协同验证
SoC设计中，系统的功能是需要SoC的软件硬件相互配合共同实现的，这就出现了软硬件接口的验证问题。在以往的系统设计流程中，由于软件的实际运行需要一个完整的可用的硬件平台，软件与硬件的接口的验证过程是在硬件全部开发完毕，至少获得了硬件原型之后。这样的开发流程最严重的问题就是，软硬件之间的接口可能出现设计上的错误。而要纠正这样的错误，要么修改软件来适应硬件(这一般都会导致系统整体性能的损失)，要么修改硬件来适应软件(这又要导致硬件的设计、制造的更改，造成成本上升，设计周期延长)。无论哪一种方法都是设计者所不希望看到但是又不能保证避免的。所以，在SoC的设计方法学中，必须在软硬件的开发过程中，就完成硬件原型的建立，并开始软硬件的联合验证，即SoC软硬件协同验证。

2 混合建模实现SoC软硬件协同验证
本文在一般的SoC软硬件协同验证的基础上，提出混合建模方法(Co-Modeling)，使用各种不同抽象层次的模型共同组成SoC硬件系统，直接为SoC的软件提供可运行的载体，来实现SoC软硬件协同验证。不同抽象层次的模型包括事务级模型、功能性模型的高抽象层次的模型和RTL模型。
2．1 验证平台架构说明
如图1所示，整个验证平台的架构可以分为两个部分：软件建模部分，以PC机上软件的形式建模；硬件建模部分，以FPGA的形式建模。全部的硬件部分和除“ARM软件集成开发环境”之外的软件部分都用来建模SOC硬件系统，SoC软件可以直接在这个SoC硬件系统模型上运行、调试，如图中“ARM软件集成开发环境”所示。验证平台建模的SoC硬件系统，是针对ARM架构的SoC，以AHB总线为基础。AHB总线上的各模块为建模的基本单元。