第四章 ip核的设计、选择与验证

《第四章 ip核的设计、选择与验证》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、SoC技术原理与应用第四章IP核的设计、选择与验证引言主要内容IP核的应用现状IP核的应用分类IP核的设计方法IP核的选择方法IP核验证环境主要内容IP核验证过程可综合性测试SynopsysDesignWareLibrary简介一个基于DW8051的税控机51核芯开实例美国ICE主编的“ASICStatus’99”中对IP和SoC的关系有这样一段精彩的描述：“Yesterday’schipsaretoday’sreusableIPblocks，andcanbecombinedwithotherfunctions，likevideo，audi

2、o，analog，andI/O，toformulatewhatwenowknowassystemonchip（SoC）.”（昨天的芯片就是今天可复用的IP核，并能够同其它的功能模块相组合，如视频、音频、模拟和I/O模块，形成我们今天称之为SoC的东西）这个描述比较清楚地说明了一般的ASIC设计与可复用的IP核之间的演变关系，以及IP核对于SoC设计的重要性。由于IP核模块需要完成行为4.1、引言（Behavior）、结构（Structure）和物理（Physics）三个设计域的设计，因此，IP模块也就在三个层级上分别成为软（Soft）IP核

3、、固（Firm）IP核和硬（Hard）IP核。由于目前IP核的规范尚不统一，如何根据系统功能划分、选择合适的IP核，并进行验证，集成到自己的SoC设计中，满足设计应用的需要是关键。目前，许多IC设计都采用基于IP的ASIC设计方法，这些IP要么自行设计和积累，要么选择向第三方专业IP公司外购，IP在整个IC及SoC设计行业中处于愈来愈重要的位置，因此，下面对IP的设计、选择和验证做一些简要的介绍。4.2、IP核的应用现状在IC设计中，IP核复用可以有效地缩短产品开发周期并降低成本，然而目前整个IP核产业尚不成熟，行业规范和交流渠道的缺乏限制

4、了IP核产业的发展。IP核是满足特定规范，并能在设计中复用的功能模块。根据功能不同，IP核可进行参数化，但IP核供应商必须提供相关的文档以及IP核功能验证方法。令人遗憾的是，目前还没有业界普遍接受的规范，不同公司的IP核需要满足的规范也不尽相同，这是在设计中很难融合不同厂商所提供IP核的一个主要原因。尽管一些组织提出了IP核应满足的标准，但迄今没有一个能够成为业界所广泛接受的规范，因此，IP核集成仍面临诸多问题。IP核可以在不同的硬件描述级实现，由此产生了三类IP核：软核、固核和硬核，这种分类主要依据产品交付的方式，而这三种IP核的实现方法

5、也各具特色。软核通常以可综合的HDL形式（RTL或门级网表）提供，可以供使用者进行前端的逻辑仿真和时序验证使用，因此，具有较高的灵活性，并与具体的实现工艺无关，其主要缺点是缺乏对时序、面积和功耗的预见性。由于软核是以源代码的形式提供，尽管源代码可以采用加密方法，但其知识产权保护问题不容忽视。硬核则经过完全的布局布线、以GDSII文件形式提供的IP核，一般都要经过物理设计和特定的制造工艺的实际验证，并且其结果要与仿真的结果相比较是吻合的后才能向市场提供。这种硬核既具有可预见性，同时还可以针对特定工艺或购买商进行功耗和尺寸上的优化。尽管硬核由于

6、缺乏灵活性而可移植性差，但由于无须提供寄存器传输级（RTL）文件，因而更易于实现IP核保护。固核则是软核和硬核的折衷。大多数应用于FPGA的IP核均为固核，固核有助于用户调节参数并增强可复用性。固核通常以加密形式提供，这样实际的RTL对用户是不可见的，但布局和布线灵活。在这些加密的固核中，如果对固核进行了参数化，那么用户就可通过头文件或图形用户接口（GUI）方便地对参数进行操作。对于那些对时序要求严格的固核（如PCI接口IP核），可预布线特定信号或分配特定的布线资源，以满足时序要求。由于固核是预先设计的代码模块，因此，这有可能影响包含该固核

7、的整体设计。由于固核的建立（Setup）、保持（Hold）时间和握手（Hand-shake）信号都可能是固定的，因此其它电路的设计时都必须考虑与该固核进行正确的接口。如果固核具有固定布局或部分固定的布局，那么这还将影响其它电路的布局。对IP核产业感兴趣的人可分为3类：第三方IP核供应商、第三方IP核用户及专门的IP核设计人员和用户。第三方IP核供应商是那些只对IP核开发感兴趣并以此作为最终产品销售或附属硅产品的公司，这些公司并不关心如何将IP核产品与整体产品设计进行接口。第三方IP核用户为那些开展大型设计项目的公司服务的企业，他们希望通过利

8、用来自外部的IP核加速产品的上市时间。IP核用户正致力于开发针对特定应用的产品，而对自己开发专用IP核没有兴趣，因为自己重复利用这些IP核的机会很小。最后，专门IP核设计人员和用