IP核在SoC設(shè)計(jì)中的接口技術(shù)解析

　引言
　　隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，深亞微米工藝加工技術(shù)允許開發(fā)上百萬門級的單芯片，已能夠?qū)⑾到y(tǒng)級設(shè)計(jì)集成到單個(gè)芯片中即實(shí)現(xiàn)片上系統(tǒng)SoC。IP核的復(fù)用是SoC設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，但困難在于缺乏IP核與系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)，因此，開發(fā)統(tǒng)一的IP核接口標(biāo)準(zhǔn)對提高IP核的復(fù)用意義重大。本文簡單介紹IP核概念，然后從接口標(biāo)準(zhǔn)的角度討論在SoC設(shè)計(jì)中提高IP核的復(fù)用度，從而簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的方法，主要討論OCP（開放核協(xié)議）。
　　
　　圖1 OCP工作原理示意圖
　　
　　圖2 讀/寫操作的時(shí)序
　　
　　圖3 讀/寫狀態(tài)機(jī)
　　OCP簡介
　　基于IP核復(fù)用技術(shù)的SoC 設(shè)計(jì)使芯片的設(shè)計(jì)從以硬件為中心轉(zhuǎn)向以軟件為中心，芯片設(shè)計(jì)不再是門級的設(shè)計(jì)，而是IP核和接口及其復(fù)用設(shè)計(jì)。IP核集成到系統(tǒng)所要考慮的問題包括：同步，例如全局執(zhí)行、數(shù)據(jù)交換和協(xié)議方面的同步操作；協(xié)議轉(zhuǎn)換，不同模塊間不兼容的協(xié)議的轉(zhuǎn)換，封裝可用來解決這個(gè)問題，但需要考慮時(shí)序約束；I/O緩存，為滿足系統(tǒng)行為和時(shí)序約束可能需要緩存數(shù)據(jù)。另外，出于對核設(shè)計(jì)的保護(hù)會故意隱藏一些信息，而這些信息在集成時(shí)可能需要。為解決這些問題需要
　　一個(gè)好的接口標(biāo)準(zhǔn)，一些大公司現(xiàn)在已有自己的IP核接口標(biāo)準(zhǔn)，比如Altera的Avalon，Atlantic、IBM的CoreConnect、ARM 的AMBA等。因?yàn)楹说亩鄻有裕褂猛耆嗤慕涌谑遣滑F(xiàn)實(shí)的，OCP將軟件中的分層概念應(yīng)用到IP核接口，提供一種具有通用結(jié)構(gòu)定義、可擴(kuò)展的接口協(xié)議，方便了IP核與系統(tǒng)的集成。
　　OCP協(xié)議使IP核與系統(tǒng)的接口與IP核的功能無關(guān)，設(shè)計(jì)人員不需要了解核內(nèi)部也能利用它進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。OCP接口允許設(shè)計(jì)者根據(jù)不同的目的配置接口，包括接口的數(shù)據(jù)寬度、交換的握手協(xié)議等，在SoC設(shè)計(jì)中可以裁剪核的功能，降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性，減小面積，同時(shí)滿足SoC的要求；OCP接口還保持核在集成到系統(tǒng)的過程中自身完全不被改變，就是說在總線寬度、總線頻率或電氣負(fù)載有變化時(shí)核保持不變。使用OCP接口的設(shè)計(jì)可以交付即插即用的模塊，同時(shí)支持核的開發(fā)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)并行，節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間。