高速PCI接口式硬件原型再现仿真加速器iPROVE

作者：上海微岭电子科技有限公司 William Lu

韩国Dynalith Systems公司目前又推出一款适合于中高档规模集成电路开发和验证的高速PCI接口式硬件原型再现仿真加速器iPROVE，该产品采用了嵌入到计算机PCI接口的方式以便可以达到最高速的运行效果。 设计工程师可以使用iPROVE迅速地进行开发SOC或验证200~2000万门的设计电路，以保证设计在正式流片之前正确的硬件动作。 iPROVE虽然是韩国产的加速器，但却是目前市场上价格最低质量最好的硬件原型加速仿真产品。

iPROVE还提供了FPGA平台上进行C语言的测试或C/HDL的共同仿真环境，其特点包括提供了API，PLI，和FLI连接的C/C++，HDL接口以进行测试软硬件功能的共同仿真能力，基板上还带有直观的BILA(Built-In Logic Analyzer)分析仪，工程师可以方便地监测各种信号，其次，所带的DPP(Data Pumping Port)端口可以方便于工程师发送和接收外部连接基板的数据。

使用硬件原型再现仿真技术在国外已经非常盛行，从最初的使用并行或串行电缆的FPGA原型仿真技术到发展成近年的采用PCI接口技术的原型仿真技术已经证明了无论ASIC，ASSP还是FPGA设计都需要具有成熟技术的原型再现仿真流程来进行正式流片前的硬件动作验证。以便保证流片的成功。 因此基于PCI接口技术的原型再现仿真流程已经成为国际上IC设计行业的标准验证方法并已经得到盛行。

之所以采用PCI接口，是因为工程师在计算机里做仿真的时候，可以得到和使用软件平台操作有同样的感觉，不但没有异样的现象，反而会让工程师觉得速度更加快了。这好比计算机里增加了大容量的图象处理卡一样，用户会觉得游戏图象跑的更加顺畅了。 普通使用并行或串行电缆的FPGA基板需要设计网表文件下载到FPGA中，而通过并行或串行电缆的话，其串行速度最高只有11。5Kbps，并行的最高速度也只不过是1。5Mbps。 因此工程师不但会觉得建立FPGA验证环境是如此的花费时间，而且还要等候不太耐烦的下载时间，如果被验证对象(DUT)再度反复修正的话，还需要这样一次次来回地在下载数据。因此验证人员的效率和心情是可想而知的了。

但是使用PCI接口方式的硬件原型再现加速器，不需要花费令人烦恼的验证系统建立时间(Setup Time)和网表下载时间。 就可以迅速地重复修正设计和验证设计对象(DUT)。 因为PCI的速度是33MHz/66MHz，就是通常计算机在操作时从总线存取数据的时间。也只有这种速度才可以容许工程师进行实时(Real Time)验证。 可想而知工程师在验证设计的时候体验到的流畅感觉是怎么回事的了。

下面开始介绍iPROVE原型再现仿真加速器的构成，应用图示和设计开发实例。

一、iPROVE的基板图示:

iPROVE采用的是美国Berkeley的设计，硬件是采用台湾加工的PCB线路板，以及台湾TSMC制造的Xilinx FPGA器件。 因此质量是目前世界上最好的。

二、iPROVE的应用图示:

读者看到下面如图所示的硬件和软件阶层(Layer)，就可以非常容易理解整个验证通信数据的交流过程了。

三、iPROVE的重要特征:

1) Data Pumping Port(DPP):

iPROVE基板上的DPP接口可以非常容易地和外部数据连接进行交流，从而可以得到设计对象的真实模拟环境。

2) Build-In Logic Analyzer(BILA):

iPROVE基板上面自带的BILA分析仪可以非常容易而方便于工程师进行波型信号的分析。

四、二个开发应用实例的介绍

(1) 使用iPROVE进行M-JPEG设计的实时验证。

MagnaChip公司和Hynix系统IC研究院采用iPROVE原型仿真加速器构成如下验证环境。 被验证对象DUT是一个M-JPEG编码器，它被映射在iPROVE的FPGA器件中，通过DPP接口和接收外部数据的图像传感器连接。 编码后的图像信号就在计算机终端显示器上表示出来。 所配置的实时编码是640x480彩色图像，它以每秒15帧的速度传递信号。

(2) 基于ARM和FPGA的SOC共同仿真及验证 ---- ProBase平台

KAIST的SOC设计技术中心采用下图所示环境进行SOC的验证。

iPROVE Pro-Base验证平台包括了ProBase基板和iPROVE主板。 ProBase基板包含有ARM 芯片模块，FPGA，内存，和一些外围; 而iPROVE在其FPGA器件中容纳了一些被测试硬件。 在ProBase基板和iPROVE基板中的设计对象就通过AMBA总线的分离支线连接起来，在这特定的环境中，硬件和软件的共同开发和验证就变为可能。 我们可以通过ICE进行代码解析以及通过iPROVE进行基于硬件动作的波型分析。

上述我们已经基本上介绍了iPROVE原型再现仿真加速器的特点和应用开发事例。 随着中国IC设计开发行业在中国日趋发展，在做掩模版或正式流片之前的原型再现仿真流程显得愈加重要，硬件原型再现加速仿真是芯片在实现后能否在硬件环境下稳定工作的不可替代的唯一可靠的重要质量保证。 和其它同类产品相比，iPROVE是目前市场上唯一价格最低质量却是最好的原型再现仿真加速平台。

目前，上海微岭电子科技有限公司作为Dynalith Systems公司在中国的总代理正在承担中国地区的销售和技术服务。 iPROVE高速原型再现仿真加速器的基本价格为$37000美元。