利用FPGA实现原型板原理图的验证

的，可以被简单的忽略掉，因为这样做并不会影响即将被仿真的其它数字元件之间的互连关系。

3． 电感也可以忽略，在仿真时用短路代替。

4． 电阻可以用Verilog的上拉/下拉或简单的线按需要替换。

5． 晶振可以用Verilog库中提供的时钟模块替换。

可以在约束文件中定义某些特殊情况，并作为脚本的输入。可以为Verilog模块编写Wrappers以克服总线声明问题。这种顶层Verilog网表可以代替DUT功能验证中早已使用的顶层Verilog文件，并用于验证环境中。

FPGA原型板网表的仿真

至此顶层Verilog文件中包含了原型板上除工具删除的元件外的所有元件。设计师可以复用DUT功能验证使用的已有仿真环境。这种方法的优点在于，可以复用相同的测试向量和验证环境验证原理图。

任 何验证环境的基本原理都是一样的，即为DUT提供某种形式的测试向量，然后对测试结果与期望值进行比较。根据设计的复杂性有多种达成的方式。通过下面这个 非常简单的例子就很好理解了。例子是一个基于x86处理器的SOC。为了简单起见，我们只考虑图1所示SOC中的少量重要元件。DUT由x86处理器、主 桥(Host Bridge)、SDRAM控制器和PCI桥组成。在验证环境中，为了提高仿真速度，可以把x86处理器看作是一个BFM，同时提供某种PCI从模型。简 单地说，x86 BFM具有某种形式的读/写命令，能产生总线周期，因此设计可以运行起来。

图3：Verilog模块创建wrapper
以匹配元件的引脚。

如 图2所示，主桥和SDRAM控制器被映射进FPGA1，PCI桥被映射时FPGA2。由脚本产生的顶层Verilog文件包含如图2所示的所有元件。至此 就可以在验证环境中方便地使用这个顶层Verilog文件，并附于相同的验证测试向量。要注意的是还需要为各个Verilog模块创建wrapper以匹 配元件的引脚。对于SDRAM和PCI槽道来说，可以使用与RTL验证环境中使用的相同模型(即SDRAM模型和PCI主/从模型)。参考图3，将 FPGA1作为案例进行说明。

由于只对环境作了少量修改，如在编译列表中增加很少的Verilog文件(wrapper模 型)，用新创建的文件替换顶层文件，因此可以对原理图列表实施验证。这些事情可以通过简单的perl或shell脚本实现自动处理，整个任务将减少到仅指 定一些特殊选项，同时从命令行运行仿真。

如果有任何错误的连接，或某些连接被遗忘，那么仿真结果就会有相应的提示。这种方法可以实现对与模拟元件的连接的部分测试，因为这部分元件有的从网表中删除了，有的被等效行为模型所代替。然而，有些错误还是可以被检出的。

硅片生成板网表的仿真

上 述方法同样可以用来仿真设计用于测试最终硅片的电路板的网表。这种方法更适用于对这些板的验证，因为正常情况下制造出来的许多板其芯片的并行测试都是可以 完成的。此外，通过某种途径配置FPGA引脚可以消除基于FPGA的板上的错误。下面继续以上文的例子说明如何将同一概念应用到硅片生成板上。

如 图1所示，硅片等效于DUT。根据相同的流程创建一个Verilog网表，这个网表将DUT看作是板上的一个芯片和其它外围设备。这是在验证环境中必须使 用的顶层文件。现在我们已经有了DUT的完整Verilog描述，因此只需要创建图4所示的Verilog wrapper，让引脚输出与电路板上的芯片相匹配。

综上所述，这个网表是可以利用以前使用的同一测试向量进行操作的。

本文小结

这 种方法已经过测试，目前正用于原理图的验证。该方法为原理图验证增加了新的方案。原型/生成板的原理图的验证和错误检测可以在极易产生严重问题并影响设计 周期的早期阶段进行。另外，验证无需额外的开销，因为这种方法基于的是业界常说的‘复用’原理，在本案例中复用的是测试向量和验证环境。

图4：Verilog wrapper让引脚输出
与电路板上的芯片相匹配。

参考文献：

* Protel98 - Designers Handbook, Protel.

* Thomas & Moorby's, The Verilog Hardware Description Language, Third Edition, Kluwer Academic Publishers.

* Ellie Quigley, PERL by Example, Pentice Hall PTR.

* John R. Levine et al, Lex & Yacc: O'Reilly & Associates, 2nd edition October 1992.

* Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie, The C Programming Language, Second Edition, Prentice Hall Of India Pvt Ltd.

* OrCAD Capture 7.20 Design Tutorial, OrCAD.

术语

DUT-被测设计

BFM-总线功能模型

RTL-寄存器转移级

SOC-系统级芯片

HDL-硬件描述语言

FPGA-现场可编程门阵列

PCI-外围设备互连

作者：Kapil Batra

高级工程师

STMicroelectronics Pvt. Ltd.