技术标签: 数字IC设计
一个完整的SoC设计包括系统结构设计(也称为架构设计),软件结构设计和ASIC设计(硬件设计)。
SoC设计与传统的ASIC设计最大的不同在于以下两方面:
SoC(System on Chip)通常被称作系统及芯片或者片上系统,作为一个完整的系统,其包含了硬件和软件两部分内容。这里硬件指SoC芯片部分,软件指运行在SoC芯片上的系统及应用程序。所在在进行设计时需要同时从软件和硬件的角度去考虑。
传统的设计中,设计工程师很难对结构在系统层次上进行详细评估,随着设计的细节化,要改变系统架构变得更加困难。此外,由于仿真速度的限制,软件开发难以在这种详细的硬件平台上进行,所以采用传统的设计流程进行SoC设计可能会存在产品设计周期长,芯片设计完成后发现系统架构存在问题等。
软硬件协同设计指的是软硬件的设计同步进行,如下图所示,在系统定义的初始阶段两者就紧密相连,近年来,由于电子系统级设计(ESL Electronic System Leverl Design)工具的发展,软硬件协同设计逐渐被采用。这种方法使得软件设计者在硬件设计完成之前就可以获得软件开发的虚拟硬件平台,在虚拟平台上开发应用软件,评估系统架构设计。
系统设计首先从确定所需的功能开始,包含系统基本输入和输出及基本算法需求,以及系统要求的功能、性能、功耗、成本和开发时间等。在这一阶段,通常会将用户的需求转换为用于设计的技术文档,并初步确定系统的设计流程。
设计者将使用如C和C++等高级语言创建整个系统的高级算法模型和仿真模型。目前,一些EDA工具可以帮助我们完成这一步骤。有了高级算法模型,便可以得到软硬件协同仿真所需的可执行的说明文档。此类文档会随着设计进程的深入而不断地完善和细化。
为什么说有了高级算法模型就可以得到软硬件协同仿真所需的可执行的说明文档??
设计者通过软硬件划分来决定哪些功能应该由硬件完成,哪些功能应该由软件来实现。这是一个需要反复评估和修改直至满足系统需求的过程。
由于软硬件的分工已明确,芯片的架构及同软件的接口也已定义,接下来便可以进行软硬件的同步设计了。其中硬件设计包括RTL设计和集成、综合、布局布线及最后的流片。软件设计则包括算法优化、应用开发,以及操作系统、接口驱动和应用软件的开发。
硬件系统测试是协同设计的最后一步.系统测试策略根据设计的层次结构制定.首先是测试子模块的正确性,接着验证子模块的接口部分及总线功能,然后在整个搭建好的芯片上运行实际的应用软件或测试平台(即软硬件协同仿真,软件作为硬件的验证向量,这样不仅可以找出硬件的问题,同时也验证了软件本身的正确性).
总之,软硬件协同设计的关键在于抽象级的系统建模.
参考:SoC设计方法与实现
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