AEMB软核处理器的SoC系统验证平台的构建

AEMB软核处理器的SoC系统验证平台的构建

SoC芯片的规模一般远大于普通的ASIC，同时深亚微米工艺带来的设计困难等使得SoC设计的复杂度大大提高。仿真与验证是SoC设计流程中最复杂、最耗时的环节，约占整个芯片开发周期的50％～80％，采用先进的设计与仿真验证方法成为SoC设计成功的关键。一个简单可行的SoC验证平台，可以加快SoC系统的开发与验证过程。FPGA器件的主要开发供应商都针对自己的产品推出了SoC系统的开发验证平台，如基于Nios II微处理器的SOPC系统与基于MicroBlaze微处理器的SOPC系统等。它们功能强大，而且配有相应的开发环境与系统集成的IP核。但每个器件厂商的SOPC系统只适用于自己开发的器件，同时需要支付相应的使用费用且没有源代码，所以在学习以及普通设计开发验证中使用起来会有诸多的不便。

　　本文采用OpenCores组织所发布的32位微处理器AEMB作为SoC系统的控制中心，通过Wishbone总线互联规范将OpenCores组织发布维护的相关IP核集成在目标SoC系统上，构成了最终的SoC验证平台。

　　1  AEMB及Wishbone总线介绍

　　AEMB是一款高效的开源微处理器软核，在指令上与Xilinx公司针对其器件开发的Microblaze微处理器兼容，而且在结构上还有所增强。它主要有以下特点：

　　①软核设计得非常小，相对于其他的一些微处理器软核，在物理实现上占用较少的硬件逻辑资源；

　　②支持硬件上的多线程，可以有效地执行操作系统相关的代码；

　　③AEMB是在LGPL3下开发的，所以它完全可以作为一个部分嵌入到一个大的设计中，同时非常适合一些科研院所以及高校或者个人用来学习；

　　④支持Wishbone总线规范，可以非常容易地集成其他的一些支持Wishbone总线规范的开源IP核；

　　⑤完全通过一些参数来定义系统的可配置功能，如系统的地址空间和一些其他可选的功能单元；

　　⑥在指令上99％与EDK6.2兼容，可以方便地使用已经非常成熟的开发工具链。

　　Wishbone总线规范是一种片上系统IP核互连体系结构。它定义了一种IP核之间公共的逻辑接口，减轻了系统组件集成的难度，提高了系统组件的可重用性、可靠性和可移植性，加快了产品市场化的速度。Wishbone总线规范可用于软核、固核和硬核，对开发工具和目标硬件没有特殊要求，并且几乎兼容目前存在的所有综合工具，可以用多种硬件描述语言来实现。Wishbone总线提供了4种不同的IP核互连方式：

　　◆点到点(point-to-point)，用于两IP核直接互连；

　　◆数据流(data flow)，用于多个串行IP核之间的数据并发传输；

　　◆共享总线(shared bus)，多个IP核共享一条总线；

　　◆交叉开关(crossbar switch)，同时连接多个主从部件，可提高系统吞吐量。