USB 2．0主控器軟硬件協(xié)同仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2．2．1 基于TLM建模的聯(lián)合仿真引擎及設(shè)計(jì)
使用軟硬件協(xié)同仿真的方法驗(yàn)證USB主控器，只需要用C語(yǔ)言編寫USB主控器驅(qū)動(dòng)并將其集到成系統(tǒng)中進(jìn)行仿真測(cè)試，因此要求CPU模型能夠簡(jiǎn)單、高效地執(zhí)行驅(qū)動(dòng)程序，CPU在SoC中都是直接通過(guò)AHBMaster接口連接到總線(BUS)上，對(duì)SoC中要驗(yàn)證的IP來(lái)講，CPU就是一個(gè)總線Mas ter，IP并不關(guān)心CPU是什么指令集，采用何種方式實(shí)現(xiàn)?；诖?，本聯(lián)合仿真引擎設(shè)計(jì)的CPU模型并沒(méi)有采用基于特定指令集設(shè)計(jì)的復(fù)雜方法，而是采用基于SystemC事物級(jí)建模(TLM)技術(shù)構(gòu)造了一個(gè)基于AHB協(xié)議的總線功能模型(BFM)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)CPU對(duì)SoC中其他模塊所呈現(xiàn)的AHB Master接口的時(shí)序封裝。這個(gè)BFM能和要驗(yàn)證的RTL模塊進(jìn)行連接和通信，它能夠編譯并解釋基于C語(yǔ)言編寫的驅(qū)動(dòng)程序，并把這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序要執(zhí)行的操作翻譯成對(duì)應(yīng)的AHB總線信號(hào)。通過(guò)層次化的封裝，本聯(lián)合仿真引擎把基于時(shí)鐘時(shí)序精度的RTL的抽象層提升到?jīng)]有任何時(shí)鐘和時(shí)間概念的軟件抽象層。同時(shí)，本引擎能取代任何CPU。不管SoC中真正使用的CPU是MIPS指令集、ARM指令集還是其他CPU，都能被本聯(lián)合仿真引擎替代。
本引擎的CPU模型使用系統(tǒng)仿真用的工作站或者服務(wù)器的宿主CPU來(lái)運(yùn)行驗(yàn)證工程師編寫的基于C語(yǔ)言的測(cè)試激勵(lì)程序，將需要的具體硬件行為通過(guò)Channel向下傳送到RTL端。相對(duì)于直接使用SoC中CPU IP核的RTL的仿真，該引擎省去了CPU IP核取指令和運(yùn)行指令的復(fù)雜的仿真、運(yùn)算過(guò)程，大大節(jié)省了仿真運(yùn)行的時(shí)間。本聯(lián)合仿真引擎為軟件人員和硬件驗(yàn)證人員分別提供了一些總線訪問(wèn)和中斷處理的API，為了滿足硬件驗(yàn)證的需要，另外設(shè)計(jì)了一些API可以實(shí)現(xiàn)讓系統(tǒng)等待一定時(shí)鐘周期或者時(shí)間、停止或重新開(kāi)始仿真、不通過(guò)總線而可以快速訪問(wèn)系統(tǒng)存儲(chǔ)器等功能。在系統(tǒng)中CPU模型對(duì)USB主控器和DDR控制器的配置均通過(guò)這2個(gè)模塊對(duì)外提供的AHB Slave接口。
2．2．2 仿真系統(tǒng)的其他模塊介紹
DDR2／3為系統(tǒng)內(nèi)存，存儲(chǔ)USB主控器正常工作需要的描述符和收發(fā)的數(shù)據(jù)。由于本系統(tǒng)中DDR2／3控制器只提供AXI Slave的數(shù)據(jù)接口，系統(tǒng)中CPU和USB主控器需要通過(guò)AHB橋?qū)HB從機(jī)的接口時(shí)序轉(zhuǎn)換成AXI Master的接口時(shí)序，保證2個(gè)模塊之間正常的數(shù)據(jù)通信。系統(tǒng)工作過(guò)程中AxI，AHB總線監(jiān)控器監(jiān)控2個(gè)總線活動(dòng)，打印出報(bào)告信息，方便仿真結(jié)果檢查。
USB主控器是待驗(yàn)證的主控器(DUT)。PHY模型提供UTMI+接口，有USB 2．0和USB 1．1兩種接口分別支持EHCI接口和OHCI接口實(shí)現(xiàn)。外設(shè)模型包括一個(gè)PHY驗(yàn)證IP(VIP)和一個(gè)USB外設(shè)驗(yàn)證IP，模擬USB外設(shè)的行為。USB外設(shè)VIP中包含一個(gè)USB監(jiān)控器模型，負(fù)責(zé)協(xié)議檢查，記錄事物傳輸進(jìn)程，監(jiān)控高速、全速和低速的USB傳輸，提供數(shù)據(jù)包級(jí)和事物級(jí)傳輸?shù)谋O(jiān)控，同時(shí)可以監(jiān)控掛起、恢復(fù)和復(fù)位信號(hào)。