仿真方法及系統的製作方法
2023-10-08 10:02:04
專利名稱：仿真方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種仿真方法及系統。
技術背景集成電^各或現場可編禾呈門陣列(Field Programable Gate Array ， 簡稱為FPGA)都需要在驅動和業務軟體的支持下才能實現其特定 功能，在晶片開發仿真階段，如何實現驅動和業務軟體的配置管理 功能，決定了晶片仿真的充分性和完備性。目前，常規的做法是在功能開發階段，採用寄存器傳輸語言 (Register Transfer Language,筒稱為RTL )或SYSTEMC描述語言 編寫程序，才莫擬驅動和業務軟體功能，完成對晶片的初始化、配置 和管理，完成晶片的功能仿真和驗證。在硬體調試階段，在目標軟 件環境實現真實的驅動和業務專欠件。該方法可以滿足功能不多、配置管理相對簡單的晶片仿真需求。 但是，對於大規模和功能複雜晶片，用RTL實現與實際功能一致的 業務軟體的工作是一項龐大的工作，在轉換成實際驅動和業務軟體 過程中，會再次消耗大量工作量。模擬程序和實際軟體之間的微小 差異，將導致硬體調試時遇到的問題無法在仿真環境中的再現。同 時真實驅動軟體的開發需要在硬體階段才能完成，導致開發周期的 延長。目前，在晶片仿真階段，相關技術中缺少完整的跨平臺軟硬體十辦同開發方法。
發明內容
針對相關技術中的在晶片開發仿真階段中工作量大、調試複雜、開發周期長的問題而提出本發明，為此，本發明的主要目的在於提供一種仿真方案，以解決上述問題至少之一。
為了實現上述目的， 一艮據本發明的一個方面，才是供了一種仿真方法。
根據本發明的仿真方法，用於硬體設備驅動和/或業務軟體的開
發，包括設置硬體接口抽象模塊，硬體接口抽象模塊用於為硬體設備驅動和/或業務軟體提供真實的訪問接口 ；設置中央處理器CPU接口抽象模塊，CPU接口抽象模塊用於與晶片仿真模型連接，產生符合晶片仿真模型的時序；硬體接口抽象模塊與CPU接口抽象模塊進行報文交互。
優選地，硬體接口抽象模塊與CPU接口抽象模塊通過虛擬總線連接，並通過虛擬總線進行報文交互。
優選地，硬體接口抽象模塊與CPU接口抽象模塊通過虛擬總線連接並進行交互包括硬體接口抽象模塊與CPU接口抽象模塊通過通訊協議連接，硬體接口抽象模塊和CPU接口抽象模塊之間交互的數據被封裝成通訊協議所要求的格式的數據包。
優選地，硬體接口抽象模塊與CPU接口抽象模塊通過虛擬總線進行交互包括硬體接口抽象模塊接收來自硬體設備驅動的讀/寫命令，並將根據以下至少之一產生讀/寫命令的數據包讀/寫命令的地
6址、讀/寫命令對應的數據的長度、讀/寫命令對應的數據的類型；硬體接口抽象模塊通過虛擬總線向CPU接口抽象模塊發送數據包。
優選地，硬體接口抽象模塊與CPU接口抽象模塊通過虛擬總線進行交互包括在硬體接口抽象模塊接收來自硬體設備驅動的寫命令時，硬體接口抽象模塊將寫命令對應的待寫的數據封裝成數據包，並通過虛擬總線發送給CPU接口抽象模塊。
優選地，石更件4妄口抽象4莫塊與CPU 4妄口抽象才莫塊通過虛擬總線進行交互包括硬體接口抽象模塊通過虛擬總線獲取來自CPU接口抽象才莫塊的消息，其中，當消息為讀返回命令時，則結束石更件i殳備驅動的讀i青求，並返回讀請求所對應的翁:據；當命令為來自外部i殳備的讀命令時，則直一妄發起直4妄存儲寄存器訪問DMA讀取4喿作，在讀取到讀命令對應的數據後，向外部設備返回讀取到的數據；當命令為來自外部設備的寫命令時，則直接發起DMA寫操作，將寫命令對應的數據寫入內存。
優選地，通訊協議包括傳輸控制協議。
為了實現上述目的，才艮據本發明的另一方面， -提供了一種仿真系統。
根據本發明的仿真系統，用於硬體設備驅動和/或業務軟體的開發包括硬體接口抽象模塊，用於為硬體設備驅動和/或業務軟體提供真實的訪問接口； CPU接口抽象模塊，與晶片仿真模型連接，用於產生符合晶片仿真模型的時序；硬體接口抽象模塊與CPU接口抽象^t塊進行報文交互。
優選地，上述系統還包括虛擬總線，用於連接硬體4妄口抽象模塊與CPU接口抽象模塊，並在硬體接口抽象模塊和CPU接口抽象模塊之間進行報文交互。優選地，虛擬總線具體用於通過通訊協議連接硬體接口抽象模
塊與CPU 4妄口抽象才莫塊，並將硬體接口抽象才莫塊和CPU接口抽象
模塊之間交互的數據封裝成通訊協議所要求的格式的數據包。
通過本發明，採用設置向上層提供硬體操作設置硬體接口抽象模塊、硬體抽象接口模塊和連接至硬體接口抽象模塊的晶片仿真模型，解決了相關技術中的在晶片開發仿真階段中工作量大、調試複雜、開發周期長的問題，4吏驅動和業務軟體可以無縫移植到實際的軟硬體環境，實現並行開發，進而加快了項目開發進度。
此處所說明的附圖用來^是供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並
不構成對本發明的不當限定。在附圖中
圖1是才艮據本發明實施例的仿真方法的流程圖2是根據本發明實施例的仿真方法中模塊的示意圖一；
圖3是根據本發明實施例的仿真方法中模塊的示意圖二；
示意圖5是根據本發明實施例的硬體接口抽象模塊處理驅動硬體操作的功能流程圖6是根據本發明實施例的硬體接口抽象模塊和虛擬總線之間消息的處理流^f呈圖；圖7是根據本發明實施例的硬體接口抽象模塊處理虛擬總線報文消息的流程圖8是根據本發明實施例的硬體接口抽象模塊處理片上總線或晶片外部總線直接存儲寄存器訪問操作請求和中斷處理的流程圖9是4艮據本發明實施例的仿真系統的結構框圖。
具體實施例方式
功能相剋述
相關技術中的在晶片開發仿真階段中工作量大、調試複雜、開發周期長的問題，本發明實施例4是供了一種仿真方案，通過該方案在仿真才莫型和軟體環境之間建立通信，將軟體對石更件訪問需求傳輸
到仿真平臺中由模型來完成，同時模型執行的結果和模型產生的中斷消息以及才莫型的直4妄存4渚寄存器訪問(Directory Memory Access ，簡稱為DMA):燥作傳替給軟體環境。虛擬總線屏蔽了硬體的實現細節，l是供一個真實的石更件環境給軟體，實現虛擬和真實環境的統一。該方案的處理原則如下設置硬體接口抽象模塊，硬體接口抽象模塊用於為硬體設備驅動和/或業務軟體提供真實的訪問接口 ；設置中央處理器CPU接口抽象模塊，CPU接口抽象模塊用於與晶片仿真模型連接，產生符合晶片仿真模型的時序；硬體接口抽象模塊與CPU接口抽象模塊進行報文交互。
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。
在以下實施例中，在附圖的;克禾呈圖示出的步驟可以在i者如一組計算機可執行指令的計算機系統中執行，並且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，^f旦是在某些情況下，可以以不同於此處的順序衝丸行所示出或描述的步驟。
方法實施例
根據本發明的實施例，提供了一種仿真方法，用於硬體設備驅動和/或業務軟體的開發，圖1是根據本發明實施例的仿真方法的流
程圖，如圖1所示，該流程包括如下步驟S102至步驟S106:
步驟S102,設置硬體接口抽象模塊，硬體接口抽象模塊用於為硬體設備驅動和/或業務軟體提供真實的訪問接口 ；
步驟S104,設置中央處理器CPU接口抽象模塊，CPU接口抽象模塊用於與晶片仿真模型連接，產生符合晶片仿真模型的時序；
步驟S106,硬體4妄口抽象才莫塊與CPU 4妄口抽象才莫塊進行淨艮文交互。
在步驟S106中，硬體接口抽象模塊與CPU接口抽象模塊通過虛擬總線連接，並通過虛擬總線進行報文交互。
硬體接口抽象模塊與CPU接口抽象模塊通過通訊協議連接，硬體接口抽象模塊和CPU接口抽象模塊之間交互的數據被封裝成通訊協議所要求的格式的數據包，下面從以下幾個方面對此進行詳細的描述。
方面 一 ，硬體接口抽象模塊接收來自硬體設備驅動的讀/寫命令，並將根據以下至少之一產生讀/寫命令的數據包讀/寫命令的地址、讀/寫命令對應的數據的長度、讀/寫命令對應的數據的類型；硬體接口抽象模塊通過虛擬總線向CPU接口抽象模塊發送數據包。
10方面二 ，在硬體接口抽象模塊接收來自硬體設備驅動的寫命令時，硬體接口抽象模塊將寫命令對應的待寫的數據封裝成數據包，
並通過虛擬總線發送給CPU接口抽象模塊。
方面三，硬體4妄口抽象才莫塊通過虛擬總線獲取來自CPU 4妄口抽
象才莫塊的消息，其中，當消息為讀返回命令時，則結束硬體設備驅
動的讀請求，並返回讀請求所對應的數據；當命令為來自外部設備的讀命令時，則直接發起直接存儲寄存器訪問DMA讀取操作，在讀取到讀命令對應的數據後，返回外部設備的讀操作；當上述命令為來自外部設備的寫命令時，則直接發起DMA寫操作，將寫命令對應的悽史據寫入內存。
優選地，通訊協議包括傳輸控制協議。
下面乂人四個方面7於本實施例進4於詳細的i兌明。
方面一
在目標軟體(即，業務軟體)環境底層實現一個硬體接口抽象模塊，該硬體接口抽象一莫塊對上層驅動(即，硬體設備驅動)和業務軟體4是供基本的石更件l喿作，其中，硬體才喿作可以包括^f旦不限於對硬體寄存器讀寫訪問、系統內存和目標期間的塊數據拷貝、響應硬體中斷功能等，該模塊用於將硬體操作封裝成和目標軟體系統一致的系統調用，以便上層的硬體設備驅動和/或業務軟體進行調用。而在實際硬體環境中，該硬體接口抽象模塊被實際硬體提供的硬體操作代替，實際的硬體接口為PCI或者LOCAL BUS，因此，只需要開發接口的驅動，位於基本硬體操作之上的驅動和業務軟體無需j奮改可以直4妄4吏用。方面二
在本實施例中還涉及到一個和晶片仿真模型連接的CPU接口 抽象模塊。該CPU接口抽象模塊連接到晶片內部片上總線或者直接 連接到晶片的外部CPU接口總線，實現對內部設備的訪問和控制。 屏蔽掉CPU側接口硬體細節，直接連接到軟體開發環境。
方面三
在實際的開發中，常用的才喿作系統平臺有vxworks， linux, windows mobile系統等，常用的才莫型<方真淬欠件有Modelsim, Ncsim, SystemC等。因此，各種仿真平臺需要在不同的才乘作系統環境運4亍， 例如Windows, Linux等。可以採用TCP協議實現3爭平臺通信，但 是不仫 f又限於此通信協議，例如，如果仿真和軟體環境在同一臺計 算機上運行，也可以採用共享存貯器方式實現進程間通信，或者在 通信要求較高的場合，採用專用硬體來實現跨平臺間通信。
方面四
在硬體接口抽象模塊和CPU接口抽象模塊之間可以採用通信 協議進行通訊，該通信協議把硬體接口抽象模塊的基本硬體操作封 裝成數據包傳輸給晶片仿真平臺的CPU接口抽象模塊，交給仿真模 型執行。需要返回給軟體平臺的數據由CPU接口抽象模塊封裝成包
後再傳輸給硬體接口抽象模塊，通過基本硬體抽象接口模塊傳輸給 軟體。模型的中斷信號狀態也封裝成數據包傳輸給硬體接口抽象才莫 塊，交給中斷服務程序執行。
下面將結合附圖和實施例對本發明進行詳細描述。
圖2是根據本發明實施例的仿真方法中模塊的示意圖一，如圖 2所示，包括業務軟體101,硬體設備驅動程序102 (即，硬體設備驅動)，硬體接口抽象模塊103， CPU接口抽象模塊104，虛擬總 線105，晶片外部總線106和晶片仿真環境107。
圖3是根據本發明實施例的仿真方法中模塊的示意圖二，如圖 3所示，包括業務軟體IOI，硬體設備驅動程序102，硬體接口抽 象模塊103， CPU接口抽象模塊104,虛擬總線105，晶片片上總線 106和晶片仿真環境107,與圖2不同的是，在圖3中CPU接口抽 象模塊直接和內部總線相連。下面基於圖2和圖3對本實施例進行 說明。
圖2和圖3中的業務軟體IOI是實現晶片功能對應的應用軟體， 其功能實現構建在硬體設備驅動程序102的基礎上。硬體設備驅動 程序102封裝了；更件的實現細節，將不同的硬體實現封裝成統一的 接口。硬體設備驅動程序102調用基本硬體操作來實現對硬體的控 制和訪問。對新開發的晶片，需要重新開發全部硬體設備驅動程序 102和部分業務庫t件101.
圖2和圖3中的硬體接口抽象模塊用於硬體驅動和仿真模型間 的通信。對驅動側，該接口模擬實際的硬體行為，提供硬體操作接 口 ，並採用虛擬總線105和晶片仿真環境107連接，如果是實際的 單板，則釆用實際總線連接到晶片。
CPU接口抽象模塊104接收來自虛擬總線105的報文，並產生 符合晶片接口要求的時序，從而實現對晶片外部或內部總線106的 訪問。
其中，虛擬總線105是某種跨平臺的通信手段，其命令和數據 採用封包的方式傳輸，圖4是才艮據本發明實施例的虛擬總線上的數 據報文組成結構的示意圖，如圖4所示，硬體操作被轉換成報文頭 和可選的數據部分，報文頭包括一個報文類型，例如，寫命令、讀命令、讀返回命令、中斷狀態更新命令等。對於寫命令和讀返回命 令，後面需要有相應的數據部分，其長度由報文頭中的長度欄位決 定。另外定義了一個起始地址欄位。但是，實際實現時根據硬體支 持的命令會有所增減。
CPU接口抽象模塊104和硬體接口抽象模塊103需要根據硬 件、軟體的要求產生相應的命令及數據，並對返回的數據進行處理。 下面結合圖5至圖8對進行詳細的說明。
圖5是根據本發明實施例的硬體接口抽象模塊處理驅動硬體操 作的功能流程圖，如圖5所示，硬體接口抽象模塊103如果接收到 來自硬體設備驅動(即，驅動層)的讀寫命令，會根據讀寫命令的 地址，數據長度及類型產生對應的4艮文頭並通過虛擬總線發送給 CPU接口抽象才莫塊104，如果是寫命令，再把待寫的數據也通過虛 擬總線105發送給CPU接口抽象模塊104。
圖6是根據本發明實施例的硬體接口抽象模塊和虛擬總線之間 消息的處理流程圖，如圖6所示，硬體接口抽象模塊103也不斷的 監測來自虛擬總線的消息報文。如果是讀返回命令，則結束驅動層 的都請求，返回數據；如果是來自外部設備(外設)的讀寫命令， 則直接發起DMA操作，對寫操作直接把數據寫入指定內存，對讀 操作則從內存取數據，結束外設讀操作。如果來自外設的是中斷狀 態切換，則根據中斷信號狀態決定是否執行驅動程序的中斷服務程 序。
圖7是根據本發明實施例的硬體接口抽象模塊處理虛擬總線報 文消息的流程圖，圖8是根據本發明實施例的硬體接口抽象模塊處 理片上總線或晶片外部總線DMA才喿作i青求和中斷處理的流程圖， 如圖7和圖8所示，CPU接口抽象模塊功能和硬體接口功能基本相 似，對於相同的在此不再贅述，不同的在於，CPU接口模塊只會產生中斷狀態更新命令，而硬體接口抽象模塊只會響應中斷請求。硬
件接口抽象模塊對驅動軟體提供接口 ，沒有時序，而CPU接口抽象
模塊需要和晶片接口模型通信，其接口時序必須滿足設計要求。
綜上所述，由圖2和圖3可見，如果採用真實的硬體單板調試 軟體，只需要用硬體接口驅動程序代替硬體接口抽象模塊，而其他 軟體模塊完全相同。因此，通過本實施例可以實現基於仿真模型基 礎上的驅動和業務軟體開發，移植到實際硬體系統中時只需要增加 實際石更件4妄口的驅動，而石更件驅動和業務軟體可以無縫移才直。
系鄉克實施例
根據本發明的實施例，提供了一種仿真系統，用於硬體設備驅 動和/或業務軟體的開發，圖9是根據本發明實施例的仿真系統的結 構框圖，如圖9所示，該系統包括硬體接口抽象模塊92、 CPU接 口抽象沖莫塊94,下面對該系統進行詳細的描述。
硬體接口抽象才莫塊92，用於為硬體設備驅動和/或業務軟體提 供真實的訪問接口； CPU接口抽象模塊94,與晶片仿真模型連接， 用於產生符合晶片仿真模型的時序；硬體接口抽象模塊與CPU接口 抽象糹莫塊進行^艮文交互。
如圖8所示，該系統還包^"虛擬總線，該虛擬總線用於連4妄石更 件接口抽象模塊與CPU接口抽象模塊，並在硬體接口抽象模塊和 CPU接口抽象才莫塊之間進行報文交互。
虛擬總線具體用於通過通訊協議連4妄 >硬體4妄口抽象才莫塊與 CPU接口抽象模塊，並將硬體接口抽象模塊和CPU接口抽象模塊 之間交互的數據封裝成通訊協議所要求的格式的數據包。綜上所述，通過本發明的上述實施例，可以實現基於模型的驅
動和業務軟體的開發，方《更晶片功能的仿真和調試；同時，開發的 石更件驅動和業務4欠件可以無縫移才直到實際的4欠石更件環境中，,人而實 現了並行開發，加快了項目開發進度。
顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或 各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算 裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們 可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲
在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成 電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模 塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的硬體和軟體結合。
以上所述〗又為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明， 》寸於本4頁i或的才支術人員來i兌，本發明可以有各種更改和變"i匕。凡在 本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等， 均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種仿真方法，用於硬體設備驅動和/或業務軟體的開發，其特徵在於，包括設置硬體接口抽象模塊，所述硬體接口抽象模塊用於為硬體設備驅動和/或業務軟體提供真實的訪問接口；設置中央處理器CPU接口抽象模塊，所述CPU接口抽象模塊用於與晶片仿真模型連接，產生符合所述晶片仿真模型的時序；所述硬體接口抽象模塊與CPU接口抽象模塊進行報文交互。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述硬體接口抽象 模塊與所述CPU接口抽象模塊通過虛擬總線連接，並通過所述虛擬總線進4於4良文交互。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述硬體接口抽象 模塊與所述CPU接口抽象模塊通過所述虛擬總線連接並進行 交互包括所述石更件4妄口抽象衝莫塊與所述CPU 4妄口抽象才莫塊通過通 訊協議連接，所述硬體接口抽象模塊和所述CPU接口抽象模 塊之間交互的數據被封裝成所述通訊協議所要求的格式的數 據包。
4. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述硬體接口抽象 才莫塊與所述CPU接口抽象模塊通過所述虛擬總線進行交互包 括所述硬體接口抽象模塊接收來自所述硬體設備驅動的讀/ 寫命令，並將根據以下至少之一產生所述讀/寫命令的數據包 所述讀/寫命令的地址、所述讀/寫命令對應的ft據的長度、所 述讀/寫命令對應的數據的類型；所述硬體接口抽象一莫塊通過所述虛擬總線向所述CPU接 口抽象模塊發送所述數據包。
5. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述硬體接口抽象 模塊與所述CPU接口抽象模塊通過所述虛擬總線進行交互包 括在所述硬體接口抽象模塊接收來自所述硬體設備驅動的 寫命令時，所述硬體接口抽象模塊將所述寫命令對應的待寫的 數據封裝成數據包，並通過所述虛擬總線發送給所述CPU接 口抽象模塊。
6. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述硬體接口抽象 模塊與所述CPU接口抽象模塊通過所述虛擬總線進行交互包 括所述硬體接口抽象模塊通過所述虛擬總線獲取來自所述 CPU接口抽象模塊的消息，其中，當所述消息為讀返回命令時，則結束所述硬體設備驅動的 讀請求，並返回所述讀請求所對應的數據；當所述命令為來自外部設備的讀命令時，則直接發起直接 存4諸寄存器"i方問DMA讀耳又」燥作，在讀取到所述讀命令對應的 數據後，向所述外部設備返回所述讀取到的數據；當所述命令為來自所述外部設備的寫命令時，則直接發起DMA寫操作，將所述寫命令對應的數據寫入內存。
7. 才艮據4又利要求3所述的方法，其特4正在於，所述通訊協i義包4舌 傳輸控制協議。
8. —種仿真系統，用於硬體設備驅動和/或業務軟體的開發，其 特徵在於，包4舌硬體接口抽象模塊，用於為硬體設備驅動和/或業務軟體 提供真實的訪問接口；CPU接口抽象模塊，與晶片仿真模型連接，用於產生符 合所述晶片仿真模型的時序；所述硬體4妾口抽象衝莫塊與CPU才秦口抽象衝莫塊進行糹艮文交互。
9. 根據權利要求8所述的系統，其特徵在於，還包括虛擬總線，用於連接所述硬體接口抽象模塊與所述CPU 接口抽象模塊，並在所述硬體接口抽象模塊和所述CPU接口 抽象模塊之間進行報文交互。
10. 根據權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述虛擬總線具體 用於通過通訊協議連接所述硬體接口抽象模塊與所述CPU接 口抽象模塊，並將所述硬體接口抽象模塊和所述CPU接口抽 象模塊之間交互的數據封裝成所述通訊協議所要求的格式的 數據包。
全文摘要
本發明公開了一種仿真方法及系統，該方法用於硬體設備驅動和/或業務軟體的開發，包括設置硬體接口抽象模塊，硬體接口抽象模塊用於為硬體設備驅動和/或業務軟體提供真實的訪問接口；設置中央處理器CPU接口抽象模塊，CPU接口抽象模塊用於與晶片仿真模型連接，產生符合晶片仿真模型的時序；硬體接口抽象模塊與CPU接口抽象模塊進行報文交互。通過本發明使驅動和業務軟體可以無縫移植到實際的軟硬體環境，實現並行開發，進而加快了項目開發進度。
文檔編號G06F17/50GK101630343SQ20091016618
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月18日 優先權日2009年8月18日
發明者劉衡祁, 彧 李, 王志忠, 繆眾林 申請人:中興通訊股份有限公司