一种片上图形加速系统功能验证方法研究

论文摘要

随着半导体工艺技术和集成电路设计技术的发展,图形加速系统开始由基于嵌入式微处理器/LCD控制器的架构转向基于图形加速卡的片上系统架构。传统的图形加速系统功能验证方法实质是对LCD控制器的功能验证,它已经不能满足对设计规模更大、更复杂的图形加速卡进行功能验证的需求。图形加速卡在运行时需要处理大量的数据,因此传统的使用逻辑模拟器仿真的方法由于其很慢的仿真速度而变得难以进行,而目前使用较多的FPGA原型验证方法又不能对验证过程进行较好的可控和可视。因此能够加快仿真速度并对验证过程有良好可控、可视性的验证方法,能够提高验证的效率和质量,缩短设计的开发周期。论文对当前SoC功能验证方法的研究现状进行分析,并基于验证质量、验证效率、移植性、复用性等各方面的考虑,提出了一套对片上图形加速系统进行功能验证的方法。验证是在设计的不同阶段,对设计的不同层次进行的,包括模块级、子系统级和系统级的验证。在设计的不同阶段,根据设计的特点搭建相应的验证平台对目标设计进行功能验证。既可以在硬件电路板尚不存在的时候使用逻辑模拟器对目标设计进行有效的系统级验证,又能够在设计后期采用基于模拟加速的验证方法,加快仿真速度,同时保持良好的可控和可视性。整个验证流程和具体验证平台具有很强的典型性和通用性,可以方便的运用在其他图形加速系统的验证中。另外,验证平台中很多部分被模块化实现,具有良好的复用性和可移植性。为了验证这套验证方法的可行性和有效性,本文针对一个具体的图形加速卡设计项目,设计了具体的验证平台,并对其进行验证。结果表明,该套验证方法提高了设计的质量,缩短了开发周期,能够对目标设计进行很好的验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源和意义
• 1.2 研究内容
• 1.3 论文工作
• 1.4 论文结构
• 第2章 图形加速系统及相关研究
• 2.1 图形加速
• 2.2 嵌入式图形加速系统
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 基于MCU 的图形加速系统
• 2.2.3 基于MCU 和可编程逻辑实现 LCD 控制器的图形加速系统
• 2.2.4 基于图形加速芯卡的片上图形加速系统
• 2.3 小结
• 第3章 SoC 功能验证
• 3.1 SoC 及相关概念
• 3.2 SoC 功能验证及相关概念
• 3.2.1 验证的定义
• 3.2.2 功能验证
• 3.3 SoC 功能验证现状研究
• 3.3.1 常用验证工具
• 3.3.2 常用验证技术
• 3.3.3 验证方法学研究现状
• 3.3.4 图形加速系统功能验证研究现状
• 3.4 小结
• 第4章 基于Tcl 的功能验证平台设计
• 4.1 片上图形加速系统功能验证概述
• 4.2 基于Tcl 的功能验证概述
• 4.3 模块级功能验证平台设计
• 4.4 子系统级功能验证平台设计
• 4.4.1 总体描述及平台架构
• 4.4.2 约束随机激励模块
• 4.4.3 断言监控模块
• 4.5 系统级功能验证平台设计
• 4.5.1 总体描述及平台架构
• 4.5.2 激励产生模块
• 4.5.3 总线功能模型
• 4.5.4 响应检测模块
• 4.6 小结
• 第5章 基于模拟加速的功能验证平台设计
• 5.1 基于模拟加速的功能验证概述
• 5.2 模拟加速技术的基本原理
• 5.3 基于模拟加速的功能验证平台设计
• 5.3.1 总体描述及平台架构
• 5.3.2 约束随机激励模块
• 5.3.3 Verilog PLI 系统调用和 C/C++代码编写
• 5.3.4 各功能模块到逻辑模拟器和FPGA 的映射方法
• 5.4 小结
• 第6章 验证平台测试与评价
• 6.1 片上图形加速系统内部架构
• 6.2 基于Tcl 验证平台的实验验证
• 6.2.1 模块级验证
• 6.2.2 子系统级验证
• 6.2.3 系统级验证
• 6.3 基于模拟加速验证平台的实验验证
• 6.3.1 基于模拟加速验证平台的验证步骤
• 6.3.2 基于模拟加速验证平台的验证结果分析
• 6.4 实验结论
• 6.5 小结
• 结论
• 1. 本文工作总结
• 2. 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录