构建更理想的原型验证平台

当我们打算进行ASIC或是SoC原型验证的时候, FPGA或许是我们最好的选择。各大厂商正努力提升工艺水平,制造拥有更高逻辑密度和更大I/O 数量的FPGA。Xilinx 未来将要上市的VU19P拥有 900 万个系统逻辑单元,为搭建当今最复杂 SoC与ASIC的原型与提供了条件。尽管FPGA技术正朝着单片芯片更复杂的方向发展,但选择合适的FPGA平台来进行ASIC原型设计还是有着一定的挑战性。

搭建原形验证平台时,我们需要考虑的方面有很多。而在这些考虑的事项当中,我们可以简单的分为两点。第一点叫做 "与目标相似":一个理想的原型应该能够在目标设备的环境当中运行,应该提供最接近目标设备的功能。第二个关键特征点就是“可见性”,也就是能够“观察到原型的运行情况”。一个完全不透明的原型是没有任何用处的,原型是用于调试、验证甚至软件开发的平台。在这些过程中,能够看到原型的行为是必不可少的。

原型设计的可选方案
让我们根据上述2个标准对各种类型的ASIC原型验证平台进行分类:

当我们使用通用FPGA板卡搭建原型时候,它可能没有最适合于目标的组件与外设。而最重要的是它们基本仅支持可视性非常有限的工具,通常使用传统的外部逻辑分析仪或是FPGA供应商提供的基于JTAG的嵌入式逻辑分析仪。事实证明,无论从I/O资源的占用还是对内部资源的影响来说,这些工具对于捕捉芯片的内部工作的能力是非常有限的。

而当我们使用大型的原型设计平台系统时候,板卡可扩展到所需门数,接口可扩建所需外设。这些系统以ASIC原型设计为目标,并且通常带有专用附加工具以提供更好的原型可视性。然而这样的系统在某些工作环境中使用时可能会很笨重,比如说将原型置入机箱、服务器,或是将原型放入如汽车等移动环境当中。

当我们选择自己或是找像我们依元素科技这样的OEM厂家进行板卡定制时候,在复杂度、外设、功能和经常速度方面提供了充分的灵活性。由于板子是专门为特定的ASIC目标而设计的,因此可以使用最新的FPGA。然而,它们和标准FPGA板卡一样没有提供一套现成的工具来获得可见性。对于一个正在忙于完整的ASIC或SoC设计的团队来说,设计定制工具通常是不合理的,从预算、工程时间、维护等方面来说也是不太现实的。

什么才是理想的原型?
我们需要的是完全可以自由选择的板卡,可以根据我们的需求接入各种环境当中。当前越来越多的板卡设计厂商以及板卡定制服务让我们有了越来越多的选择。那么这时候我们就需要一个适合这些板卡的可视性调试方案,满足对原型的极度可见性,要能看清并看到原型的全部细节操作。

让EXOSTIV带您更深入地了解FPGA

EXOSTIV™是一款面向FPGA开发的创新调试解决方案。它允许从FPGA内部进行更深层次的数据采集:与JTAG仪器不同,EXOSTIV提供了一个外部存储空间,它超越了FPGA中可用的存储器。与收发器的使用相结合,它支持FPGA内部产生的数据可以通过突发或连续的方式合理得即时得根据条件进行抓取。

与通常的FPGA原型验证系统相比,这种结构带来了显著的优势:

1.高速运行原型系统
其他的同类工具通常利用JTAG接口来访问存储在FPGA中的数据。JTAG是FPGA的内置资源,从电路板 "空间 "的角度来看,使用起来很容易。然而,与FPGA内部数据运行速率相比,JTAG的速度相对而言非常慢。因此所有的采样必须在回读之前存储在系统的某个地方,而且在读取存储的数据时不能收集新的数据,而这个存储资源又占用了本就不多的片内存储资源。

而Exostiv使用不同大小的捕获单元,最高高达4x12.5Gbps的数据传输带宽,在运行速度上达到极致的可见性。在带宽上的优势是Exostiv产品优于其他方案的关键。

2.探索随时间分离的事件之间的关系

Exostiv可用于对数据进行突发采样。在这种情况下,Exostiv被用来对许多相对较小的突发事件进行采样。凭借其大容量的外部存储器(8 GB),EXOSTIV能够在开始运行数小时后运行捕获。这对于管理大型数据序列的FPGA特别有用,比如加密和安全算法或视频处理算法。这些背景下其中一个错误可能会在很长时间后产生影响。在这种情况下,能够通过FPGA行为历史进行回滚的能力是至关重要的。

3.长时间观察FPGA在现实条件下的表现
除了FPGA调试之外,观察原型机在长时间内运行也是有价值的。例如,对于片上系统来说,在一些软件可用并实际运行在芯片上之前,有时很难对芯片进行适当的规划。虽然仿真可以提供巨大的帮助,但在时间上本来就有限,只有原型建设的模环境才是最好的。而且,运行系统级芯片软件仿真确实很耗时。

哪些总线和资源会受到压力,哪些资源会处于睡眠状态,是否有将系统划分为多个子系统,是否最好对某些外设使用DMA?当我们将FPGA原型机和一些系统的统计数据放在现实环境中时,所有这些都更容易得到答案。对于这一点,Exostiv产品是一种宝贵的资源,能够帮助我们实时收集大型数据库的此类信息。

持续抓取一段视频流的数据

Exostiv解决方案是为了提供更加深入的FPGA捕获能力而存在的。与其他方案不同的是,Exostiv可以让您能够长时间的看到FPGA内部行为,而不需要改变目标系统的环境条件。Exostiv致力于追求为FPGA产品开发和ASIC或SoC原型设计提供更多有用的功能和强大的硬件资源。我们希望Exostiv解决方案能够为FPGA产品开发以及ASIC或SoC原型开发提供更多有用的功能,让所有工程师能够更加享受在项目的开发当中。

本文转载自:依元素科技微信公众号

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