AFDX-ES SoC验证平台的构建与实现

WinCE等。在同一硬件平台上可以运行不同的嵌入式操作系统，但必须根据自己的硬件平台和应用场合将某种操作系统进行定制和代码修改，使其能够运行在该硬件平台上，这个过程就是操作系统的移植。在明确验证了芯片的基本硬件资源以后，移植尽可能多的嵌入式操作系统至SoC上，确保验证的充分性。在AFDX-ES设计中，在FPGA原型验证环境下移植了VxWorks嵌入式操作系统，并编写大量上层应用程序来对SoC硬件设计进行了详尽的验证。

VxWorks是美国风河公司设计开发的一套具有微内核(最小为8 KB)、可裁剪的高性能实时操作系统(RTOS)，支持广泛的网络协议。其在军事、航天、通信、工业控制等诸多方面应用广泛，并已成为嵌入式领域使用最多的操作系统之一。基于FPGA平台的VxWorks系统移植验证，需要建立开发环境，在PC机上安装VxWorks集成开发环境Tornado2.2 for ARM，采用宿主机目标机交叉开发，以网口作为内核下载通道。编写一个可靠的BSP软件包，是进行VxWorks操作系统移植工作的重要部分，直接决定了操作系统移植能否成功。设计中根据具体的硬件点，首先配置一个能生成最小内核的BSP包，包括中断处理程序、定时器驱动，同时为了方便调试，还加入网口驱动，以便启动WDB调试工具[10]。在成功运行最小内核以后，以此BSP包为基础添加基于AFDX-ES芯片上其他模块的驱动程序，以达到对系统的充分验证。

通过运行VxWorks嵌入式操作系统，对片上资源进行管理以及各功能模块进行功能调用，验证了AFDX-ES芯片各IP模块的工作情况及各IP模块在系统中相互配合工作的情况，尽早地发现了SoC硬件设计中的缺陷，确保了设计的正确性和可靠性。由此，在SoC上移植嵌入式操作系统可谓SoC的设计中一个优秀的测试向量集。

3.6 基于芯片FPGA原型的典型应用验证

为了进一步验证设计的SoC是否满足系统的应用需求，利用搭建的芯片FPGA原型构建了一个典型的系统应用环境，对于AFDX-ES进行了典型系统应用验证。在此系统中使用了一台AFDX交换机。此阶段的验证一方面通过验证证明所设计的SoC可以与交换机进行通信；另一方面此阶段所开发的验证原型系统也是所设计SoC的一个系统解决方案。

图2所示的应用验证是一个典型的应用验证环境。在此基础上，使用了一台AFDX交换机、2块AFDX-ES验证板和1台PC机。PC机与AFDX交换机连接，可作为服务器使用，2块AFDX-ES验证板都连接到交换机，验证系统1可以通过交换机与系统2通信，同时，也可以通过驻留在PC机上的监控软件检测数据交换状态。通过上述验证表明所设计的AFDX-ES可以与交换机互相通信，满足系统应用需求。

为了适应我国航电系统大规模芯片设计的快速发展，解决验证规模的瓶颈限制，本文提出了以ARM9为核心的AFDX-ES SoC软硬件协同验证方法、流程和平台。整个验证过程基于FPGA原型，对设计的基本功能进行了充分验证，完成了协议所要求的最基本的数据处理机制的验证，验证软件可以很好地应用在流片后的系统应用中，同时利用原型平台构建了与交换机通信的典型应用环境，并在此环境中开发了相应的程序，实现了交换机的通信验证。此阶段开发的应用程序和原型系统可以应用在流片后的系统中。

本文介绍的软硬件协同设计验证方法、流程、平台能在流片之前对设计进行充分、有效的验证，在项目的实践中取得了良好的效果，对于类似的SoC协同验证有很好的参考价值。