（微电子学与固体电子学专业论文）基于ahb的改进型osd软核的研究与设计.pdf

摘要 随着半导体工艺的迅速发展，芯片的规模变得越来越大，集成度越来越高， 开发周期越来越长。基于知识产权( i p ) 核复用的片上系统( s o c ) 设计正逐渐 取代传统的设计方法成为集成电路设计中的主流技术，但是i p 核的可重用性已 经严重限制了s o c 设计技术的发展。 本文着眼于提高i p 软核的可重用性，详细研究了v s i a 组织发布的i p 质量 评估标准q i p2 0 版本。本文提出了一种i p 软核参考设计方法，并以此方法完成 了基于a h b 的改进型o s d 软核的开发。 本文针对视频信号处理芯片中具有广泛市场前景的屏上显示o s d 子系统进 行了改进，并完成了全部数字前端的设计开发工作。通过对o s d 子系统中的关 键路径的改进，显著提高了o s d 子系统的工作频率，并且大幅降低了系统资源 的占用。改进后的o s d 子系统结构简单，界面友好，功能强大，资源占用少， 芯片面积小，并且可以满足工作频率更高的高清系统的要求，具有很强的可复用 性。 本文还介绍了a h b 总线协议，并按照协议规范，对a h b 总线的主设备和 从设备进行了r t l 例化以及功能验证，并与a h b 总线接口进行了i p 软核封装。 该i p 软核功能完整，结构简单成熟，可以“即插即用”的集成到基于a h b 总线 的s o c 系统中。 关键词：q i p 、i p 软核、屏上显示系统、a h b a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h es e m i c o n d u c t o rt e c h n o l o g y ，t h es c a l eo ft h e i n t e g r a t e dc i r c u i tc h i pi sb e c o m i n gl a r g e ra n dl a r g e r ，t h ei n t e g r a t i o ni sh i g h e ra n d h i g h e ra n dt h ed e v e l o p m e n tc y c l ei sa l s ol o n g e ra n dl o n g e r t h ed e s i g no f t h es y s t e m o nac h i pb a s e do nt h er e u s eo ft h ei n t e l l e c t u a lp r o p e r t yh a sb e e nt h em a i n s t r e a mo f t h ei cd e s i g nt e c h n i q u ei n s t e a do ft h et r a d i t i o n a ld e s i g nm e t h o d h o w e v e r ，t h el o w e r i p r e u s a b l ed e g r e eh a sa l r e a d yr e s t r i c t e dt h ed e v e l o p m e n to ft h es o cd e s i g n t e c h n i q u e i nt h i sp a p e r ，w ef o c u s0 1 1t h er e u s a b l ed e g r e eo ft h es o f ti p ，a n dr e s e a r c h e dt h e a s s e s s m e n to ft h ei pq u a l i t y - q i p ，p r o v i d e db yt h ev s i a 。an e wm e t h o dw h i c hu s e s t h eq i pa st h es o f ti pd e v e l o p m e n ts t a n d a r di nt h ed e v e l o p m e n to ft h es o f ti pw a s i n t r o d u c e d t h eo s ds u b s y s t e mw h i c hh a saw i d em a r k e tp r o s p e c to ft h ev i d e os i g n a l p r o c e s sc h i pw a si m p r o v e do n ，a n df i n i s h e dt h ew h o l ed i g i t a lf r o n t - e n dd e v e l o p m e n t b yt h ei m p r o v i n go nt h ec r i t i c a lp a t ho f t h eo l do s d s u b s y s t e m , t h ef r e q u e n c yo ft h e o s di sh e i g h t e n e do b v i o u s l y ，a n dt h ec o n s u m e dr e s o u r c ei sf a l l t h ea r c h i t e c t u r eo f t h ee n h a n c e do s ds u b s y s t e mi ss i m p l e ，t h eu s e ri n t e r f a c ei sf r i e n d l y ，t h ef u n c t i o n s a ler i c h a n dt h ea r e ao ft h ec i r c u i ti ss m a l l a n dt h ee n h a n c e d0 s ds u b s y s t e mc a n m e e tt h ed e m a n do ft h eh i g hd e f i n i t i o n ，h a ss t r o n gr e u s a b l ev a l u e t h i sa r t i c l ee l a b o r a t e so nt h ea h bs p e c i f i c a t i o na n df i n i s h e dt h er e g i s t e rt r a n s f e r l e v e li n s t a n c eo ft h ea h bm a s t e ra n ds l a v em o d u l e a f t e rt h ef u n c t i o nv e r i f i c a t i o n , t h eo s ds u b s y s t e mw a sp a c k a g e dw i t ha h bi n t e r f a c et o g e t h e ra sas o f ti p t h e f u n c t i o n so ft h i ss o f ti pa r eo f i n t e g r i t y ，t h ea r c h i t e c t u r ei sm a t u r a t e da n d c a nb e “p l u g a n dp l a y ”i n t e g r a t e di nt h es o cs y s t e mb a s e do nt h ea h b k e y w o r d s ：q i p 、s o f ti p 、o s d 、a h b 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨生盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者躲地$ 曙签字吼 阳g 年6 月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤壅盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨鲞态堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文储躲弛志，曙 签字日期：_ 了口8 年 舌月 2 日 导师签名：弓名之圣 签字日期：o 即富年，月z 日 第一章绪论 1 1 项目背景 第一章绪论 i c 的发展经历了从小规模集成电路( s m a l ls c a l ei n t e g r a t e dc i r c u i t ，s s i ) 到 今天的超大规模集成电路( v e r yl a r g es c a l ei n t e g r a t e dc i r c u i t ，v l s i ) 的过程，其 产品的发展也经历了从“板上系统”到“片上系统”( s y s t e mo nac h i p ，s o c ) 的过程。 s o c 是指在单一硅芯片上实现信号采集、存储、转换、处理和等功能， 从而实现一个系统的功能。s o c 是在a s i c ( a p p l i c a t i o ns p e c i f i ci n t e g r a t e dc i r c u i t ) 的基础上发展起来的，但是具有很多不同于a s i c 的独特的优点。s o c 实现了原 来一个p c b 系统的功能，但是由于没有p c b 系统中i c 芯片之间的连线延时、 具有比p c b 系统更好的可靠性、而且没有重量和体积等因素的限制，所以s o c 系统集成度更高，速度更快，性能更好，功耗更低。同时，由于s o c 在一个芯 片中集成了多种功能模块，使整机成本和体积都大大降低，加快了整机系统更新 换代的速度。 图1 1 典型的s o c 架构 图1 - 1 所示的是一个s o c 设计的例子，同时也代表了s o c 设计中的典型结构。 第一章绪论 它由以下部分组成：微处理器、数字信号处理系统、存储器子系统、外部存储器 控制器、定时和中断控制、通用i o 接口等模块。 由图1 1 我们可以看出，一个s o c 系统是由i p ( i n t e l l e c t u a lp r o p e r t y ) 模块 集成而成，但是i p 核之间不是简单的像搭积木一样的堆砌，而是通过片内总线 互连形成的片上网络。s o c 设计中这种基于已有总线平台以及相应i p 核的设计 方法，能够有效的缩短s o c 芯片设计的周期，降低设计和制造成本，提高可靠 性，因此，给i c 产业带来了巨大的商业利润。 片内总线作为s o c 集成系统的互连结构，能够把各个i p 功能模块互连起来， 为整个系统解决功能模块间相互通信时，包括数据格式、通信联络、时序以及传 输协议等很多方面的问题例。a m b a ( a d v a n c e dm i c r o c o n t r o l l e rb u sa r c h i t e c t u r e ) 总线结构是由a r m 公司推出的一种片内总线规范。1 9 9 9 年发布的a m b a s p e c i f i c a t i o nr e v i s i o n2 0 规范中定义了3 种总线结构，分别是：高级高性能总线 a h b ( a d v a n c e dh i g h p e r f o r m a n c eb u s ) 、高级系统总线a s b ( a d v a n c e ds y s t e m b u s ) 以及高级外围总线a p b ( a d v a n c e dp e r i p h e r a lb u s ) 。由于a m b a 总线具 有单一时钟沿触发、采用多路选择器而非三态门驱动双向总线以及数据和地址的 流水线传输等优点，使得a m b a 总线结构迅速成为一种流行的s o c 工业标准， 在s o c 设计中得到了广泛的运用。 在s o c 设计的早期阶段，并不是所有i p 核都能够在多个应用中被多个用户 有效的集成和使用。一个i p 核必须设计为可重用的组件，但如果没有支持重用 的标准化参数、文档和验证平台，其他人就很难使用这个i p 核。因此，i p 核的 标准化显得格外的重要。目前，业界比较认可的是采用i p 标准制定组织虚拟插 座接口联盟v s i a ( v i r t u a ls o c k e ti n t e r f a c ea l l i a n c e ) 制定的一系列i p 核开发设 计标准。 显示设备的发展经历了从c r t 到l c d 平板显示的过程，而且现在的l e d 又大 有取代l c d 的趋势；尺寸也从小尺寸发展到了当前主流的2 4 、2 7 寸个人电脑显 示器、4 7 寸的平板电视显示器；显示面积也从4 ：3 标准屏发展到了1 6 ：9 、1 6 ： 1 0 的宽屏；甚至还有了触摸屏。来自d i s p l a y b a n k 的预测数据显示，0 8 年面向个 人电脑显示器的面板比上年增加1 1 6 ，达到1 亿9 9 6 0 万枚，面向笔记本电脑 的面板同比增加2 0 7 ，达到1 亿2 9 6 0 万枚，面向液晶电视的面板同比增加 2 9 3 ，达到1 亿5 6 0 万枚。此外还有数码相机摄像机、手机等显示设备，显示 设备市场可谓是异常活跃。而显示设备的各项功能与效果的调节与实现，离不开 o s d ( o ns c r e e nd i s p l a y ) 系统。o s d 系统是显示过程中人机交互的桥梁，通过 o s d 子系统，用户可以控制显示的范围，调节显示的效果。由显示设备的迅速发 展而带动的o s d 系统市场巨大，有着相当可观的经济效益。 2 第一章绪论 1 2 国内外发展现状 国际上有关集成电路i p 设计、可复用性及质量评估及其标准化等工作从上 世纪9 0 年代后期开始启动的，交易市场已经初步形成。目前世界半导体产业的 主要国家和地区都相继建立了i p 设计、交易、管理的组织和机构，包括i p 标准 制定组织虚拟插座接口联盟v s i a 、开放芯核协议国际合作组织o c p i p ( o p e n c o r ep r o t o c o li n t e r n a t i o n a lp a r t n e r s h i p ) 以及一些从事i p 电子商务组织，比如英 国的虚拟元件交易组织v c x ( v i r t u a lc o m p o n e n te x c h a n g e ) 、法国的设计和重 用组织d & r ( d e s i g n & r e u s e ) 、日本的i p 交易中心i p t c ( i n t e l l e c t u a lp r o p e r t y t r a d i n gc e n t e r ) 、韩国的系统集成和i p 授权中心s i p a c ( s y s t e mi n t e g r a t i o na n d a u t h o r i n gc e n t e r ) 和我国台湾的s o c 推动联盟等组织。此外，1 9 9 5 年成立的 a s i cc o u n c i l 是由i b m 、l s il o g i c 、l u c e n t 、m o t o r o l a 和v l s it e c h n o l o g y 等6 个世界知名s o c 公司发起的，后来又加入了n e c 、t i 、f u j i t s u 、t o s h i b a 等公司， 其目标是加强各s o c 公司之间的协作，加快s o c 基础设施建设，解决下一代芯 片设计中的技术问题。这些组织正在积极进行i p 标准化工作，推进了i p 产业的 发展。 我国政府也非常重视i p 核及其标准化工作。科技部已于2 0 0 0 年启动了“十 五”国家8 6 3 计划超大规模集成电路s o c 专项工作，此专项的多个领域涉及i p 核。2 0 0 3 年7 月，信息产业部成立了软件与集成电路促进中心c s i p ( m i n i s t r yo f i n f o r m a t i o ni n d u s t r ys o f t w a r ea n d i n t e g r a t e dc i r c u i tp r o m o t i o nc e n t e r ) 【引，目前正在 积极推进i p 核标准建设。并于2 0 0 4 年8 月正式启用了国家i p 核库，从2 0 0 5 年 开始已经连续3 年举办了3 届i pc h i n a 中国集成电路硅知识产权( i p ) 峰会。 i p s o c 设计验证中心于2 0 0 5 年2 月立项建设，并于2 0 0 5 年8 月2 3 日揭牌成立， 正式面向中国集成电路设计业提供服务。具体业务范围包括： 1 上游业务( 对i p 供应商) ： ( 1 ) 提供i p 认证服务： a 、文档认证。交付清单、文档内容、代码编写规范； b 、技术认证。数字软i p 、模拟i p 、硬i p ； ： ( 2 ) 提供i p 标准化支持服务： a 、提供i p 标准化技术培训； b 、支持各i c 企业对其内部技术积淀形成的各类成熟电路模块进行标准 化i p 核提取与开发； c 、o c p i p 协议接口打包； ( 3 ) 提供i p 加密与知识产权保护服务： 第一章绪论 2 下游业务( 对i p 使用方) ： ( 1 ) 提供i p 验证、选型、测试环境和s o c 平台开发环境； ( 2 ) 根据用户表单需求，代理i p 验证、选择，提供s o c 参考平台设计方 案，提供外派技术支持； ( 3 ) 提供c p u d s p 类i p 技术培训、选型、评测，硬核m p w 及l i c e n s e 授权服务； 3 自主业务：自主i p 核开发。 此外，国内一些企业亦开始参与国际i p 组织，投身于国际标准的制定。以 上这些对形成我国自主知识产权i p 产品、加快i p 复用，促进我国集成电路s o c 设计业有序、快速地发展，提高我国集成电路产业国际竞争力具有重要的推动作 用。 在o s d 显示市场方面，基本都被国外大公司垄断，份额主要掌握在g e n e s i s 、 p i x e l w o r k s 两大公司手中。众多的显示终端厂商的产品中使用的都是这两个大厂 商贴牌( o e m ) 产品，国内芯片厂商在这方面的发展几乎为0 。因此，发展我国 自有知识产权的o s d 芯片，一方面可以弥补我国在该领域的空白，另一方面可 以为国家节省很大的外汇开支，具有非常重大的经济和社会意义。 1 3 本文主要研究内容 本文通过对s o c 设计中i p 核重用性的探讨，创造性的提出了一种新的i p 软核设计开发参考方法，并以此为依据，完成了视频信号处理芯片中基于a h b 的o s d 子系统i p 软核的开发工作。论文的章节安排如下： 第一章为绪论部分。在该部分中，首先介绍了s o c 设计的基本概念，以及 s o c 设计中两个至关重要的部分一片上总线和i p 核复用的基本情况，分析了 o s d 子系统的市场前景，并对国内外在i p 核标准制定方面的情况进行了对比。 第二章重点阐述了v s i a 组织于2 0 0 3 年发布的i p 核质量评测表格2 0 版本， 并提出了基于该i p 核质量评测表格的i p 软核设计开发参考方法。 第三章提出了改进型o s d 子系统的整体解决方案，并完成了改进型o s d 子 系统的全部前端设计开发工作，。 第四章分析了目前比较主流的片上总线规范，重点研究了a r m 公司发布的 a m b a s p e c i f i c a t i o nr e v i s i o n2 0 中的a h b 总线协议，并完成了主设备和从设备 的r t l 例化工作。 第五章对o s d 子系统和a h b 接口进行了功能验证，完整展示了o s d 的全 部特征与功能，并对改进前后的o s d 子系统的性能进行了对比。最后参考v s 队 4 第一章绪论 组织发布的i p 核质量评测表格2 0 版本进行了打分。结果显示，本次开发的i p 软核基本达到了q i p 的i p 开发标准。 第六章为全文的总结与展望。对全部工作进行了总结，并对本次工作中存在 的不足以及接下来的工作进行了展望，提出了几点需要改进的地方。 第二章i p 软核开发标准 第二章i p 软核开发标准 i p 的概念在i c 设计中已经使用了近2 0 年，标准单元库可谓是i p 的一种早 期的、最初级的形式。今天的i p 已经成为了i c 设计的一项独立技术，成为实现 s o c 设计的技术支撑。 s o c 设计的最大挑战之一就是i p 核的重用性。i p 重用使双方受益，i p 提供方 可以获得直接的经济效益，而i p 使用方不仅可以节省开发费用，而且也减少了设 计风险，缩短了设计周期。但这只是一种理想的情况，目前的市场上，只有极少 数的i p 核是可以直接重复使用的。许多i p 核在设计之初就是针对特定的应用，如 果s o c 设计师希望使用这些i p 核，就必须投入时间和精力来修改，让这些i p 核能 满足系统的功能要求。这样就会拖延设计进度，也让i p 核丧失了本来应该具有的 效率优势。i p 核本身的缺陷给i p 核集成带来了一系列的问题：i p 核的接口不能够 和s o c 定义的片上总线很好地匹配，i p 核提供的技术文档不完善，i p 核提供的技 术支持不充分、不及时等。这些问题的关键在于i p 核的定义没有一个通用的标准， 这是因为芯片实现的功能干差万别，性能方面的要求也由于应用领域的差异而不 同，即使同样功能的i p 核在速度、面积、功耗、对外接口等方面也表现各异。 自从i9 9 6 年以来，v s i a 、r a p i d ( r e u s a b l ea p p l i c a t i o n s p e c i f i ci n t e l l e c t u a l p r o p e r t yd e v e l o p e r s ) 等组织相继成立，协调并制定了i p 重用所需的参数、文档、 检验方式等形式化的标准，以及i p 标准接口、片内总线等技术性的标准。但仍 有大量的问题要解决，i p 标准化之路可谓是任重而道远。 2 1i p 核分类 i p 核有行为( b e h a v i o r ) 级、结构( s t r u c t u r e ) 级以及物理( p h y s i c a l ) 级3 级 不同程度的设计描述，v s i a 组织根据这种设计层次，将i p 核划分为软核、硬核、 固核3 种形式，分别对应主要描述功能行为的“i p 软核( s o f ti p ) 、完成结构 描述的“i p 固核( f i r mi p ) ”和基于物理描述并经过工艺验证的“i p 硬核( h a r d i p ) ”3 个层次。 2 1 1i p 硬核 这种i p 核的电路布局和工艺是固定的，有全物理的晶体管和互连线的掩膜 6 第二章口软核开发标准 信息，完成了全部的前端和后端设计。i p 硬核提供可预测的性能和最快速的设 计，具有以下优点：首先、i p 硬核具有很高的可靠性。这些i p 核都经过优化， 与当前工艺的结合非常完美。其次、i p 硬核使用方便。i p 核提供方把模块的逻 辑功能、时序关系、端口定义、驱动能力、芯片尺寸、功率消耗等数据全部提交 给i p 核使用方。使用这种i p 核完成系统设计只需要注意模块间i o 端口的连接 就可以。但这种i p 核的缺点是灵活性较差，难以移植到不同的加工工艺中。 2 1 2 口软核 该种i p 核通常在较高的抽象层次上对电路用硬件描述语言或者c 语言进行 描述，包括逻辑描述、网表和用于测试的文档，但不含有任何的物理级的信息【m 】。 i p 软核需要综合和布局布线才能完成核的设计。它的优点是比较灵活，可移植 性高，不受实现条件的约束，用户能方便地对寄存器传输级r t l ( r e g i s t e rt r a n s f e r l e v e l ) 代码进行修改，然后综合到指定的工艺库上，再进行布局布线。缺点是 对模块的预测性太低，增加了设计的风险，在后续的设计中有发生差错的可能。 2 1 3i p 固核 这种i p 核的设计程度鉴于i p 软核和i p 硬核之间，除了完成了i p 软核的全 部设计之外，还完成了门级电路综合和时序仿真等设计。一般以门电路网表的形 式提供给使用方，是一种可综合的并带有布局规划的软核。这种i p 核提供一些 设计灵活性，可以结合具体应用适当修改描述并重新验证，满足具体应用要求。 固核一般由使用者来完成布局布线，因此该i p 的形状、大小以及端口位置都是 不固定的，故与硬核相比它有更大的灵活性。但是固核也有其自身的弱点，即它 与工艺的相关性以及网表的难读性。网表的难读性使得一旦用户在布局布线过程 中出现时序违反，如何排除就显得非常困难。 门 可靠性f 妙 软i p 核 固工p 核 硬i p 核 图3 13 种i p 核比较 勿卜 灵活性 u 由图3 - 1 可以看出，从i p 软核到i p 硬核，可靠性越来越高，i p 软核只完成 7 第二章口软核开发标准 了功能验证，可靠性最差。但是由于i p 软核是以r t l 的形式提交使用的，这也 给i p 软核的使用者带来了最大的灵活性，使用方可以根据需要进行适当的更改。 而i p 硬核由于是以版图形式提交使用的，已经经过了时序验证和布局优化，在 同样的工艺条件下，可以即插即用的集成到s o c 系统中。i p 硬核提供了最高的 可靠性，但同时也牺牲了使用的灵活性。 2 2v s i a 标准介绍 i p 核重用的一个重要方面就是i p 核的标准化。s o c 设计中，要集成不同来 源的各种i p 核，这些模块有不同的编程风格以及不同的接口结构，大大降低了 i p 重用的效率。因此，为了推动整个s o c i p 产业的良性发展，建立统一标准的 接口规范，来自半导体行业的众多单位联合在一起，于1 9 9 6 年成立了专门从事 i p 核设计规范和接口标准化的组织虚拟插座接口联盟v s i a 。v s i a 组织的 宗旨是为日趋复杂的i c 设计制定可遵循的技术标准，促进s o c i p 产业的发展， 通过制定能够推动集成和匹配( m i x & m a t c h ) 不同厂商提供的虚拟元件v c ( v i r t u a lc o m p o n e n t ，即i p 核) 的公开标准来加速s o c 的开发。从而促进i p 使 用并简化i p 与设计之间的对接，这样虚拟元件v c 就能轻松地满足“虚拟接口 需求，不论是在行为级还是在物理级都能方便的“插入”到“虚拟插座中， 从而实现真正的i p 核的“即插即用”。 v s i a 陆续设置了多个开发工作组( d e v e l o p m e n tw o r kg r o u p ，d w g ) 来负 责主要技术标准的选定和制定工作。随着工作重点的转移，成立了一些新的开发 工作组，同时也有些开发工作组被解散。最初的开发工作组是： 1 v c 转让( v ct r a n s f e r ，v c t ) 开发工作组； 2 系统级设计( s y s t e ml e v e ld e s i g n ，s l d ) 开发工作组； 3 生产测试( m a n u f a c t u r i n gr e l a t e dt e s t ，m r t ) 开发工作组； 4 i p 保护( i pp r o t e c t i o n ，i p p ) 开发工作组； 5 片上总线( o nc h i pb u s s e s ，o c b ) 开发工作组； 6 模拟混合信号( a n a l o gm i x e ds i g n a l ，a m s ) 开发工作组； 7 实现验证( i m p l e m e n tv e r i f i c a t i o n ，i v ) 开发工作组； 8 功能验证( f u n c t i o n a lv e r i f i c a t i o n ，r ) 开发工作组； 9 v c 质量( v cq u a l i t y ，q t y ) 开发工作组； 1 0 嵌入式软件( h a r d w a r ed e p e n d e n ts o f t w a r e ，h d s ) 开发工作组； 1 1 基于平台的设计( p l a t f o r mb a s e dd e s i g n ，p b d ) 开发工作组； 如今，v s i a 将原实现验证( i m p l e m e n t a t i o nv e r i f i c a t i o n ) 开发工作组和模拟 8 第二章i p 软核开发标准 混合信号( a n a l o gm i x e ds i g n a l ) 开发工作组合并，成立了一个新的开发工作组： 实现( i m p l e m e n t a t i o n ) 开发工作组。系统级设计( s y s t e ml e v e ld e s i g n ，s l d ) 开发工作组也已经解散，生产测试( m a n u f a c t u r i n gr e l a t e dt e s t ，m r t ) 开发工作 组目前也处于未激活状态。v s i a 设置的开发工作组职能及主要工作成果如表3 1 所示： 表3 1v s i a 的开发工作组 开发工作组 职能主要工作成果 v i r t u a lc o m p o n e n t定义虚拟元件质量属性；建立 q u a l i t yi pa s s e s s m e n t q u a l i t y可执行的q i p 质量评估系统 h a r d w a r e 开始了在h d sa p i 上的工作 发布了h d s 的 d e p e n d e n ts o f t w a r e 定义和分类法文档 p l a t f o r mb a s e d发布了p b d 的 d e s i g n 定义和分类法文档 v c t 2 为v c t l 的信息集定义 v c t l 发布t ( v c 元信息集v i r t u a lc o m p o n e n t 了详细的属性和格式；v c t 3 t r a n s f e r 文档； 进行v c 封装方面的研究 f u n c t i o n a l 重点进行功能验证方面的研究 发布了验证分类法文档 v e i l f i c a t i o n和验证规范 重点进行i p 知识产权保护方面发布了i p 保护白皮书和v c i pp r o t e c t i o n 的研究物理标签识别标准( v c i d ) 发布了信号完整性规范( 第 i m p l e m e n t a t i o n 二版) o nc h i pb u s重点进行片上总线方面的研究发布了v c 接口标准 m a n u f a c t u r i n g 重点进行生产测试方面的研究 发布了v c 测试存取结构标 r e l a t e dt e s t准 发布了系统级模型分类法 s y s t e ml e v e l 重点进行系统级方面的研究 文档；发布了数据类型标 d e s i g n 准；发布了系统级接口 ( s l i f ) 行为文档标准 目前，v s i a 组织已经陆续发布了关于i p 复用的8 个规范、5 个标准、4 个 分类法文件、1 个质量度量电子表格以及其他一些相关文件，表3 2 所示为v s i a 9 第二章i p 软核开发标准 组织发布的基于i p 复用的8 个规范： 表3 2v s i a 发布的规范文档 规范名称 中文译名 a n a l o g m i x e ds i g n a le x t e n s i o n 模拟混合信号扩展规范 a n a l o g m i x e ds i g n a ls i g n a li n t e g r i t y 模拟混合信号完整性扩展规范 e x t e n s i o n o nc h i pb u sa t t r i b u t e s 片上总线属性规范 s i g n a li n t e g r i t ys p e c i f i c a t i o n 信号完整性规范 s o f ta n dh a r dv cs t r u c t u r a l 、p e r f o r m a n c ea n d软、硬虚拟元件结构、性能和物理 p h y s i c a lm o d e l i n g 建模规范 t e s td a t ai n t e r c h a n g ef o r m a t sa n dg u i d e l i n e s虚拟元件供应方测试数据交换格 f o rv cp r o v i d e r s 式和准则 v i r t u a lc o m p o n e n tt r a n s f e r虚拟元件交易规范 s p e c i f i c a t i o nf o rv c s o cf u n c t i o n a l 虚拟元件片上系统功能验证规范 v e r i f i c a t i o n v s i a 关于i p 复用的标准如表3 3 所示： 表3 3v s i a 关于i p 复用的标准 标准名称中文译名 s y s t e ml e v e li n t e r f a c eb e h a v i o r a l 系统级接口行为文档标准 d o c u m e n t a t i o ns t a n d a r d t e s ta c c e s sa r c h i t e c t u r es t a n d a r d测试通道结构标准 v i r t u a lc o m p o n e n ta t t r i b u t e s ( v c a ) w i t h 用于描述、选择和交易标准的虚拟 f o r m a t sf o rp r o f i l i n g 、s e l e c t i o na n dt r a n s f e r 元件属性( v c a ) 格式 s t a n d a r d v i r t u a lc o m p o n e n ti d e n t i f i c a t i o np h y s i c a l 虚拟元件物理标签识别标准 t a g g i n gs t a n d a r d ( v c i d ) v i r t u a lc o m p o n e n ti n t e r f a c es t a n d a r d虚拟元件接口标准 v s i a 发布的文档结构包括三个层次，最上层是v s i 总体文档，中间一层是 v c i 可发布文档，最下层是各个开发工作组制定的规范。除了以上的标准和规范 l o 第二章口软核开发标准 外，v s i a 发布的其他文档主要是术语和概念的定义，如v c 的命名、分类法以 及白皮书等，如表3 4 所示。 表3 4v s i a 发布的其他文档 文档名称中文译名 o v e r v i e wd o c u m e n t总体文档 a r c h i t e c t u r ed o c u m e n t结构文档 d e l i v e r a b l e sd o c u m e n t可发布文档 i pp r o t e c t i o nw h i t ep a p e r ：s c h e m e s 、a l t e r n a t i v e si p 保护白皮书：方案，各选 a n dd i s c u s s i o n ( i p p w p1 )以及讨论 i pp r o t e c t i o nw h i t ep a p e r ：t h ev a l u ea n d i p 保护白皮书：知识产权的 m a n a g e m e n to fi n t e l l e c t u a la s s e t s ( i p p w p 2 ) 价值和管理 i pp r o t e c t i o nw h i t ep a p e r ：t e c h n i c a lm e a s u r e sa n d i p 保护白皮书：保护所有权 b e s tp r a c t i c e sf o rs e c u r i n gp r o p r i e t a r y 信息的技术措施和最优实践 i n f o r m a t i o n ( i p p w p 3 ) s y s t e ml e v e ld e s i g nm o d e lt a x o n o m y 系统级设计模型分类法 t a x o n o m yo ff u n c t i o n a lv e r i f i c a t i o nf o rv i r t u a l 虚拟元件开发与集成的功能 c o m p o n e n td e v e l o p m e n ta n di n t e g r a t i o n 验证分类法 h a r d w a r e - d e p e n d e n ts o f t w a r et a x o n o m y 嵌入式软件分类法 基于平台设计的定义和分类 p l a t f o r m b a s e dd e s i g nd e f i n i t i o n sa n dt a x o n o m y 法 2 3i p 软核开发标准 i p 软核主要是基于电路模块功能的描述，它由硬件描述语言在寄存器传输级 对电路模块的功能进行描述，并且经过功能验证形成面向某种可编程逻辑器件的 可综合的r t l 代码以及综合后的网表形式。i p 软核通常以规范化的硬件描述语言 文档形式提交给用户，文档中一般包括逻辑描述、网表、验证平台信息以及一些 可以用于验证，但不能物理综合和实现的测试平台( t e s t b e n c h ) 文件。 虽然i p 软核的灵活性大，但i p 软核的复用性是相对的，因为它并不含有任何 具体与工艺相关的物理信息，而且各个厂商的f p g a c p l d 的工艺和结构不尽相 同，在其他厂家的可编程器件平台下使用i p 软核时还需重新对代码进行综合，甚 第二章i p 软檀开发标准 至根据器件柙应的编码风格要求对代码进行相应的修改，所以后续设计复用时建 议采用i p 软核信息内指定的可编程逻辑器件平台来实现电路功能，否则在其它可 编程逻辑器件下不能完全保证i p 软核的功能完整性。 i p 集成中存在着一系列问题：i p 核的接口不能够和片上系统( s o c ) 定义 的片t 总线很好地匹配：i p 核提供的验证模型如b f m ( b f m 总线功能性模型) 等很难集成到s o c 的验证环境中：i p 核提供的技术文档不完善等。这些问题的 关键在于i p 的定义牧有一个通用的接e l 标准，这足因为芯片实现的功能千差万 别，芯片内部采用的片上系统小统一，性能方面的要求也由于应用领域的差异而 有所不同。 正是基于蚍上事实，v s i a 组织发布了i p 软核质量评测电子表格( q u a l i l yi p a s 辩s s m e m ，q i p ) 来规范虚拟元件( 即i p 软核) 的交易过程h j 。i p 软核质量评测 电子表格q i p 是v s i a 组织发布的i p 软核质量评测标准，并于2 0 0 3 年发布r 其20 版木。在l p 软核交付使用时，q i p 的分数对i p 软核使用方具有很好的参考价值， 二- “r h 。j 。：i 、。z 一】m - _ _ 一 2 裂8 1 纂2 一v e 1 ：一 v s z ；三幕蒹善薷藉：车 。1 “老羞兰 s 。i e h ”_ e o t my v a v u a t l n “o ：r 、m 、1to蒙 一 s e i p 1 h e fa 5s e s n 、e f t lv o u 自1 d e n a k 1 u 1 。 _ njs = u 。：n 一” s e e f ”m u n or l n a t o 5 hmd 1 5 n l a v 1 。月t 1 f 一11一 v h d 0r = 讹n d o r 鼬l 0 s o f t i p ：l p e a * o f 鼬0 s o 肿l p n a e u 舳镕t s o f t lp = d o 训o n ( 1 u a l i i v s o i p ；【a e n 口r t l o “ s o 订lp = d e 5 口d & v w l n d o n o u a l h s 0 f t l p d e 5 i o no u a l l wd e s i q nd e i l s o f t l p - v e d d f i o n o u a j l w s o 订l pl pe a o l 知u * 00 s o f t i pe a n e 口m i i o n 00 。 s o n i r 叩l c o i m l h 0 0 5 0 f t i p 1 e s i g ”0 u 蜊ql n * m d l pd e s i g n 。 m h e 1 1 t a t l 。 。 s