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一种数模混淆SoC设计协同仿真的验证措施

宣布时间:2010年04月09日 07:04    宣布者:蹦蹦
要害词: SoC , 仿真 , 设计 , 验证
随着微电子工艺制造手艺和电子设计自动化手艺的飞速生长,集成电路曾经进入系统芯片即SoC(System on Chip)时代。SoC芯片设计将数字电路模拟电路、微处置赏罚赏罚器等集成在单一的硅芯片上,组成一个系统,完成严重年夜的功效。若何评价和验证数模混淆SoC芯片,成为当今芯片设计者一个新的寻衅。

1 固网短信德律风公用SoC芯片简介

固网短信是中国电信守旧的一项经由历程结实德律风网收发短信息的营业,由中国电信、上海贝尔、步步高、中兴通讯等公司联络阻拦固网信服务平台的作育。现在已在许多地域守旧了这项营业。

固网短信德律风公用SoC芯片是固网信息德律风终端公用的微处置赏罚赏罚器芯片(以下简称为SMS芯片)。其内嵌了一个8位的微控制器(MCU,MicroController Unit),而且集成了德律风主叫识别信息传送模块(CID,Calling Identity Delivery)和双音多频编码模块(DTMF,Dual Tone Multi Frequency),使固网德律风支持在固网短信服务平台上吸收和发送短新闻。

SMS芯片的结构框图如图1所示。

1.gif

SMS芯片的主要功效是:
①CID模块识别并解调德律风线上的FSK调制旌旗暗记;A/D接口模块将解调后的模拟旌旗暗记转换为数字旌旗暗记转达给MCU,MCU对该数字旌旗暗记阻拦一定的处置赏罚赏罚后在LCD上显示信息。
②MCU将键盘输入的信息转换为数字旌旗暗记,经A/D接口模块转达给DTMF模块,完成拨号功效。

SMS芯片的设计主要分为两部门,数字部门和模拟部门并行完成。数字部门接纳基于尺度单元的ASIC设计流程,其中RAM为IP模块;模拟部门接纳全定制设计流程,最后将两部门整合到一块芯片上,组成SoC芯片。芯片的功效和时序验证是设计历程当中的主要环节。为了完成芯片家当化,延伸设计周期,必须对数字部门、模拟部门和数模旌旗暗记接口部门阻拦严酷的功效和时序验证。

2 SMS芯片验证妄图

SMS芯片数模混淆设计的特点使其没法质朴地应用一种仿真器阻拦验证,但推敲到其数模接口旌旗暗记是数字的(如图1),我们可以选择以下几种验证妄图。

(1)传统的验证措施

数字部门接纳级仿真,经由历程重复调试,尽能够发现效果;模拟部门接纳晶体管级仿真,以验证其准确性,假定模拟部门规模较年夜可以自底向长阻拦验证。这类验证措施没法对所有系统阻拦同步仿真,是以须要划分对数字部门和模拟部门的接口引脚时序阻拦严酷的界说和验证。

(2)仅应用数字仿真器的验证措施

首先对芯片的模拟部门阻拦晶体管级仿真,然后凭证仿真结构对模拟部门输入的数字旌旗暗记时序阻拦Verilog行动级建模,再将该模子和数字部门一起用数字仿真器验证。这类措施仿真速率较量快,但模拟部门每阻拦一次修改,设计者就得重新对其阻拦仿真和建模;而这样的修改关于模拟部门又是较量频仍的,是以这类验证措施须要破费年夜量人力阻拦建模。

(3)仅应用模拟仿真器的验证措施

所有系统岂论数字部门照样模拟部门都接纳晶体管级仿真,这类验证措施不须要设计者阻拦任何建模,相对较量质朴;但其用于仿真的时间较量长,特殊是当芯片规模到达一定水寻常浅易,仿真须要破费的时间经常是设计者所不克不及吸收的。

(4)数字仿真器与模拟仿真器协同仿真的验证措施

为了充实应用数字仿真器和模拟仿真器各自的优点,处置赏罚赏罚混淆旌旗暗记同步仿真效果,许多EDA供应商供应一种协同仿真的措施,即经由历程一个“平台”将一个模拟仿真器和一个数字仿真器毗连起来。数字部门用数字仿真器仿真,模拟部门用模拟仿真器仿真,数字部门和模拟部门的接口旌旗暗记经由历程“平台”完成同步。这类验证措施前进了仿真效力,完成了对所有系统的仿真。不外虽然“平台”可以供应两个仿真器间的同步功效,但却忽视了混淆旌旗暗记建模的主要效果,使设计者必须人工地在两个仿真器间并行混淆旌旗暗记模子的划分。

SMS芯片中数字电路MCU不合适也不须要接纳晶体管级仿真。同时,由于数字部门和模拟部门之间存在数据的传送和吸收,这就使数模接口部门的功效和时序验证显得特殊主要。是以,我们将接纳数模混淆协同仿真手艺对SMS芯片阻拦验证,数字部门接纳门级仿真,模拟部门接纳晶体管级仿真,经由历程“平台”完成对所有系统的同步仿真,以验证其数字部门和模拟部门接口的功效和时序。

3 仿真情形

在我们所接纳的仿真情形中,数字仿真器应用Synopsys公司的VCS,模拟仿真器应用该公司的NanoSim,VCS-ACE则是毗连这二者的“平台”。这三者之间的关系如图2所示。

2.gif

(1)VCS

VCS是编译型Verilog模拟器,完全支持OVI尺度的 Verilog HDL语言、PLI和SDF。VCS具有现在行业中最高的模拟性能,支持切切门级的ASIC设计,而其模拟精度也完全知足深亚微米ASIC Sign-Off的请求。VCS是Synopsys完全的验证处置赏罚赏罚妄图焦点。

(2)NanoSim

NanoSim集成了业界最优良的电路仿真手艺,是一种具有高速、高处置赏罚赏罚才干的新一代深亚微米晶体管级电路仿真器;支持Verilog-A和VCS仿真器的接口,能够阻拦高等电路的仿真,其中网罗存储器仿真和混淆旌旗暗记的仿真。

4 验证历程与效果

在阻拦SMS芯片整系一切仿真之前,起主要划分对芯片的数字部门和模拟部门伶仃阻拦仿真,以确保这两部门功效和时序的准确性。然后将这两部门合并,验证其接口的同步性。

下面以验证FSK调制旌旗暗记的吸收功效为例,构建图3所示的验证平台。

3.gif

(1)FSK调制器建模

为了模拟德律风线(TIP和RING,德律风的接入线)上的FSK调制旌旗暗记,可以在CID模拟的焦点添加一个FSK调制器。用Verilog-A语言对其阻拦行动级建模,供应CID模块的输入旌旗暗记。

该FSK调制器请求发生相位一连的FSK旌旗暗记,即在码元转换时间的相位是毗连的。其调制旌旗暗记可以写作:

式1.gif

式中:A是载波的振幅,fc是未调载波的频率,θc体现载波的初始相位,Δfd为峰值偏频,m(t)为归一化基带旌旗暗记。

式2.gif

又由于TIP与 RING上的旌旗暗记相位相反,取电压偏置为2.5V,初始相位为0,以是FSK调制器的行动级模子为:

'ihclude “std.va”
'include “const.va”
module fsk_modu(in,TIP,RING);
inout in;
inout TIP,RING;
electrical in,TIP,RING;
parameter real Vbias=2.5;
parameter real A=0.28;
parameter real fc=1700;
parameter real delta_fd=500;
real time;
analog
begin
time=$realtime();
V(TIP)<+(Vbias+A*cos(2*3.14*fc*time+2*3.14*delta_fd*idt ((1-V(in)/2.5),0.0)));
V(RING)<+(Vbias+A*cos(2*3.14*fc*time+2*3.14*delta_fd*idt((1-V(in)/2.5),0.0)+3.14));
end
endmodule

FSK调制器的仿真波形如图4所示。

4.gif

其中in为待调制码元旌旗暗记,a为德律风线TIP线旌旗暗记,b为德律风线RING线旌旗暗记。

(2)模拟部门 Verilog建模

在TESTBENCH中须要例比数字部门和模拟部门,而TESTBENCH是用Verilog语言编写的,是以须要对用SPICE语言形貌的模拟部门阻拦Verilog建模。这类建模相对较量质朴,只须要用Verilog语言给出模拟部门输入、输入引脚界说。

(3)模拟部门测试矢量

待调制旌旗暗记的测试矢量必须知足CID模拟与MCU之间的硬件通讯协定,即:每帧数据由10位组成,第一名必须为“0”,作为肇端位;最后一名必须为“1”,作为阻拦位,即0XXXXXXXX1。软件通讯协定暂不推敲。

推敲到当“0”和“1”交替泛起时是CID模拟FSK解调的最坏情形,是以取待调制旌旗暗记的测试矢量为0101010101。

(4)数字部门测试法式模范模范

ROM为Verilog语言编写的行动级法式模范模范存放器模子,经由历程读入编译过的汇编指令文件完成法式模范模范的装载,MCU则从ROM取指令,完成相位的功效。 MCU推行法式模范模范如图5所示。

5.gif

(5)验证的现实效果

凭证硬件通讯协定,当测试矢量为“0101010101”时,有用的数据为“10101010”,即十六进制数据“0AAH”,以是MCU累加器将吸收到数据“0AAH”。

(6)验证的现实效果

验证效果如图6所示。

6.gif

图6中,in为待调制旌旗暗记;R_CLK为FSK数据吸收时钟旌旗暗记,由CID模块发生,MCU在该时钟旌旗暗记的上升沿吸收数据,暂存在 FSK数据吸收存放器中;R_FDRN为数据准备好旌旗暗记,由CID发生,凭证汇编法式模范模范,MCU查询到该旌旗暗记有产,则将FSK数据吸收存放器中的数据写入累加器acc_[7:0]中。从图6中可以看出,最后累加器吸收到由模拟部门转达的数据0AAH,这与现实剖析的效果相不合。是以可以得出结论:SMS芯片 FSK数据吸收的功效和时序切合设计请求。

异常接纳数模混淆协同仿真手艺,我们对SMS芯片的其它功效时序阻拦了验证,取得的结论切合设计请求。2002年12月,我们将芯片在CSMC接纳0.6μmCMOS工艺阻拦流处制造,其物理领土如图7所示。

7.gif

5 结论

随着系统级芯片(SoC)应用的增添,对混淆旌旗暗记仿真的需求也将赓续扩年夜。数模混淆仿真曾经成为当今SoC设计中的主要一环,接纳高效的仿真手艺不只能显着前进设计质量,而且还可以增添发生面市时间。

SMS芯片接纳数模混淆协同仿真手艺阻拦验证,充实应用了各个仿真器的优点,年夜年夜综合了仿真时间,完成了对所有芯片系统的同步仿真。验证取得的准确效果增强了我们投片的旌旗暗记。弗成否认数模混淆协同仿真手艺是一种高效的仿真手艺。虽然,这类仿真手艺也存在缺乏:其一,应用两种仿真引擎招致设计资源增添;其二,须要人工阻拦数模划分。我们信托在不久的未来会泛起越发理想、越发高效的数模混淆仿真手艺。

参考文献

1. 郭梯云 数据传输 1998
2. Lai Xinquan.Zhang Yue.Li Yushan.Liu Xuemei Behavioral Modeling of Electronic Circuit Module with Verilog-A Language  
[会群情文] 2000
3. YDN069-1997 YDN069-1997. 德律风主叫识别信息传送及显示功效的手艺要求和测试措施(暂行划定) 1998

作 者:西北年夜学 金肖科 凌明 茆邦琴  
来 源: 单片机嵌入式系统应用 2004(1)
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comehere 揭晓于 2011-5-13 21:11:54
看了有点启发意义谢谢
yuhuikeji 揭晓于 2015-12-21 11:26:37
谢谢分享!!!!!!!!!!!!!
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