SoC设计的IOPAD怎么移植到FPGA原型验证

EETOP 2023-04-07 12:22 1355浏览 0评论 0点赞

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文章来源于芯播客，作者Jacky Yu

FPGA原型验证系统要尽可能多的复用SoC相关的模块，这样才是复刻SoC原型的意义所在。通常，许多SoC中设计的方式在FPGA中其实是不能通用的，在SoC设计的顶层，主要包括SoC芯片外设元件和顶层的IO PAD实例。典型的SoC顶层的简化视图如下所示：

为了将这种SoC设计顺利移植到FPGA，我们需要用FPGA中现有的等效物替换图中所示的Chip Support和IO PAD，或者简单地完全移除顶层，并用新的FPGA里面特有的单元顶层封装Design Core。

RTL中的IO PAD实例化的代码在FPGA中是不能被综合的，并且FPGA中其实是不需要再将SoC代码中的IO PAD综合的，因为综合工具根据相关设置能够将相应的SoC的IO映射到FPGA的IO PAD，在大多数情况下只需要做绑定FPGA管脚的配置，并用其FPGA等效实物的可综合模型替换每个SoC的IO PAD实例。

ASIC的工艺厂商技术库中的典型IO焊盘在其边界处可能有20个或更多的连接，包括主输入和输出加上电压和转换控制以及扫描测试。其中一些连接将连接到封装引脚/球，而另一些连接到设计的核心或直接连接到相邻的焊盘。为了进行FPGA原型设计，我们只需要对从设计核心到“外部”世界的逻辑连接进行建模。因此，我们只需要一种更简单的焊盘形式来实现逻辑连接，省略扫描等。我们写一个小RTL文件，该文件适合SoC
RTL中的IO PAD实例化，但包含等效的FPGA子集，这将黑盒PAD实例化转换为FPGA可综合的。尽管SoC中可能有一千多个PAD，但可能只有十种或更多不同类型的PAD。用FPGA等效可综合逻辑代码替换每种类型将相对简单，特别是如果我们的SoC设计在多个项目中使用相同的PAD库，我们可以建立一个小的等效逻辑库。

上图中标记为“Design Support”的块包含设计中通常特定于目标的元素，通常被视为SoC的RTL代码主要功能的次要元素，但对其功能正确至关重要。这可能包括时钟生成和分配、复位控制和同步、电源门控以及测试和调试控制等功能。一些团队建议简单地用另一个更简单的块替换Design Support块，该块负责FPGA所需的元件。这意味着，实际上我们有一个新的FPGA兼容版本的SoC顶层。SoC的顶层RTL文件可以用作新FPGA顶层的基础，下图中的框图显示了新顶层的示例，可以看到顶层的时钟生成和同步电路图。