[发明专利]一种基于网络的软硬件协同仿真平台

说明书

技术领域

本发明属于集成电路芯片的功能仿真技术领域，特别涉及软硬件协同仿真、验证技术。

背景技术

系统芯片(SOC)设计在近年迅速发展，它相对于ASIC的最大不同之处在于除了大量硬件模块之外，还包含大量的软件，如操作系统、驱动程序、通信协议以及各种应用程序等，其设计复杂度远高于传统的集成电路芯片。因此对SOC芯片的仿真也变得非常困难，

不仅仅需要对系统硬件部分进行仿真，还要对软件部分进行仿真，也就是要进行软硬件协同仿真。

软硬件协同仿真技术是将一个复杂的SOC设计按照IP模块进行划分，采用基于模块的仿真技术，将一部分或全部模块下载到可编程逻辑硬件上，用硬件电路来模拟其功能，该部分电路工作在接近实时的运行速度，而其余设计部分仍然运行在软件仿真器中，通过硬件平台来取代纯粹的计算机仿真，从而大大地提高SOC芯片仿真的精确性。协同仿真系统由一个软件执行环境和一个硬件执行环境组成，通过事件和命令，使用同步机制，在这两个环境之间进行控制，使软硬件协同工作，共同完成系统的仿真。

软件仿真模块在计算机上运行，采用较高的抽象描述级别的建模方法，并可以获得软件仿真的灵活性和方便的调试手段。在硬件仿真平台中的硬件仿真模块通常是使用硬件描述语言(HDL)进行寄存器传输级(RTL)的建模后，然后使用电子设计自动化(EDA)工具进行综合和布局布线处理，下载到硬件仿真平台上实现。硬件仿真模块在硬件仿真平台运行，可较准确地模拟模型的硬件特性，达到硬件的执行速度，以及使用真实接口与外界交换数据。

在信号级的各种软硬件协同仿真方法中，如果系统或模块的输入信号不会受自身输出信号的反馈影响，这种模式称为测试矢量模式(Vector mode)，由于输入信号不受输出信号影响，因此可以一次施加多个时间节拍的激励信号矢量，仿真速度快。如果系统或模块的输入信号受自身输出信号的反馈影响，这种模式称为协同仿真模式(Co-Simulation mode)。

现在提出的各种协同仿真技术的实现方法，侧重点主要是提高仿真效率方面，而在系统灵活性、占用硬件资源、仿真方式的多样性等方面的支持比较欠缺。随着用户待测设计(DUT)复杂度的不断提高，硬件仿真平台目标板的I/O资源日趋紧张，系统应尽量少地占用目标板的I/O资源。另外，为了满足不同用户的不同仿真习惯，满足不同仿真阶段的特殊需求，仿真平台应支持多种仿真模式。同时，为了实现研发团队分布式地仿真，仿真平台应支持远程仿真调试功能。

发明内容

本发明的任务是实现一种基于网络的软硬件协同仿真平台，这种平台着重考虑了资源占用低、调试灵活以及仿真手段丰富等特性。本发明可以实现Vector模式和Co-Simulation模式的软硬件协同仿真，它主要由三部分组成：PC终端101、调试器102和目标板103。PC终端101安装现场可编程逻辑门阵列(FPGA)开发工具111、仿真器Modelsim112；用户在PC终端101上完成系统设计、配置文件生成、协同仿真激励文件生成、采样数据分析。调试器102完成配置文件、协同仿真激励文件、协同仿真响应文件的翻译与传输，完成接口标准的转换。目标板具有一颗或多颗目标FPGA106，运行用户DUT，模拟应用目标系统；目标板具有I/O接口109和JTAG接口110，JTAG接口110是配置目标FPGA106的通道，I/O接口109是传送激励和返还响应的通道。

当用户需要进行协同仿真时，首先需要把包含了DUT的配置文件下载到目标FPGA106上，然后在PC终端101的仿真器112中定义激励矢量，PC终端101将激励矢量保存成激励文件，通过以太网将激励文件传送到远程的调试器102翻译成串行激励信号，经PCI-E串行接口传送到目标板103；串行激励信号通过I/O插座109送入目标FPGA106。目标FPGA106内的协同仿真接口模块108解析出并行激励信号，实施激励，采集响应，再将响应数据打包，返回PC终端101进行显示、分析。对于Vector模式，一个激励文件包含多个时刻的激励信号矢量；对于Co-Simulation模式，一个激励文件仅包含一个时刻的激励信号矢量，PC终端101与目标板103通过不断地交互激励文件和响应文件，推动仿真时刻的不断推进。