软硬件设计优化

电子系统原型制作的新工具正在加速设计测试。

电子系统原型制作的新工具正在加速设计测试。

TLM中央E设计电子系统的工程师可能具有使用现场可编程门阵列(FPGA)和可编程硬件芯片的经验,可编程逻辑芯片可以覆盖逻辑以创建电子组件—甚至整个系统。这些芯片具有在制造后在现场快速配置和定制电子设备的能力。

在许多情况下,FPGA和类似的逻辑芯片也用于原型完整的电子系统,该系统用于片上系统设计,可为移动电话和汽车电子产品等应用提供完整的处理和输入输出功能。然后将这些原型植入到专用集成电路(ASIC)中以提高性能和可制造性,并在复杂的硬件软件系统中使用。

但是工程师通常很难使用FPGA和深度嵌入式系统。 FPGA和其他逻辑设备具有成千上万个,甚至多达数千万个逻辑门,使用传统的硬件定义语言对其进行编程可能是一个挑战。大多数设计人员更喜欢使用被称为知识产权或IP的预定义逻辑组件。这些是定义特定功能的硬件描述语言(HDL)程序,例如处理器,USB等I / O接口,甚至是图形。

此外,这些系统几乎总是使用软件进行定制。例如,汽车制动系统使用处理器,I / O进行数据输入和指令以及存储。但是,它也用明确的指令编码,说明如何解释和响应数据输入,以及如何处理数据和处理错误。

在硬件设计和实现仍在不断变化的同时,很难开发这种嵌入式软件。在设计硬件系统和选择组件之前,通常不会完全定义接口,时序甚至性能。这将软件开发置于硬件之后,通常在项目的最后。将软件置于最后往往会产生不良后果,例如性能低下,设计不良,功能不完整或缺失以及测试不良。

在逻辑设备中构建虚拟原型

在原型制作中,电子设计人员对FPGA逻辑芯片进行分区,然后将IP逻辑放置在芯片上,然后设计接口,以便他们共同提供所需的功能。尽管这可能不是最终的设计,但是只要FPGA上的硬件具有初始原型,就可以开始软件工作。然后,对所得电路进行大型系统或测试装置中的功能测试。

硬件完成后,可以将其放置在FPGA上并完成软件。如果最终产品是定制的或用于小批量生产,则该设备可以原样使用。对于大批量生产,FPGA可以作为ASIC或片上系统(SOC)生产,其成本分布在较大的产品基础上。

虚拟开发套件

使用TLM Central系统模型和虚拟开发套件进行电子软硬件系统嵌入式软件优化的典型设计流程.

这个原型制作过程听起来很简单,但事实并非如此。 IP块可能很难使用,尤其是在单个芯片上使用多个块的情况下。通常,这些模块的位置,布局和接口会影响所得电路的容量和性能。马虎的设计很容易导致不符合产品规格或性能。随着嵌入式电子系统变得越来越复杂,不良设计和放置的成本也变得越来越大。

赛灵思 和Altera之类的供应商生产FPGA和其他可编程逻辑器件,用于对这些嵌入式软件系统进行原型设计。硬件描述语言是整个行业的标准配置。创建原型的竞争优势在于布局和映射软件,该软件确定芯片上IP模块的最佳位置。与手动方法相比,最好的原型方法可以节省大量时间和芯片费用。

硬件-软件联合开发

可编程逻辑行业的一项举措使作为硬件原型设计过程的一部分,可以进行更多的嵌入式软件开发。这项名为TLM Central的计划包括一个门户,一组使用SystemC语言的标准硬件组件的高级描述和模型,以及有关如何创建和管理虚拟原型的全面信息。

这些虚拟样机系统与智能样机软件环境集成在一起,可实现更快的分区,并自动为各种设计原型的创建和调试。—从单个IP模块和处理器子系统到完整的SOC,简化了从概念到运营原型的路径。工程师可以使用片上虚拟原型作为平台来加载操作系统,编码产品独有的控制和管理软件。

该过程的重要部分是,在仍在定义硬件的同时,将基于FPGA的原型用于软件开发。 TLM Central解决方案包括一组集成到工程师的软件开发环境中的免费软件开发组件。

根据创始会员Synopsys的系统级解决方案高级产品营销经理Tom De Schutter的说法,使用TLM Central的工程师越多,其价值就越高:“借助1,000多种硬件组件模型,工程师可以构建许多不同行业中各种基于硬件的嵌入式系统的虚拟仿真。”

随附的软件环境称为虚拟开发工具包,其中包含流行的软件调试器,系统控制机制和调试信息。要使用虚拟原型,工程师必须安装并开始使用—无需等待硬件原型来开发软件。

这种方法的最大优势可能是降低项目风险。通过重新设计界面或替换其他硬件组件,可以更轻松地解决软件的任何主要问题。

一旦硬件到位,从事移动通信,汽车,航空航天和类似行业的复杂硬件-软件系统设计的工程师通常会急于完成软件开发和集成。使用FPGA的虚拟原型和基于TLM Central的系统模型,设计人员可以在完全定义硬件组件之前开始在软件系统上工作。一旦在FPGA或ASIC上准备好最终芯片,产品设计人员就可以更快地完成软件的定型。最重要的是,无需等到最终芯片就可以开始软件开发。

当然,它不是万能药。在最终芯片之前编写的任何软件都必须进行测试—一旦能够在实际硬件上运行,可能会进行一些更改。尽管可以并行开发这两者,但该软件将始终需要更长的时间。但是使用虚拟原型可以降低风险,同时可以加快优化设计的上市时间。

特约编辑Peter Varhol介绍了HPC和IT方面的优势 。他的专长是软件开发,数学系统和系统管理。您可以通过以下方式与他联系 [电子邮件 protected].

更多信息

阿尔泰拉

新思科技

TLM中央

赛灵思

Share This Article

订阅我们的免费杂志, 免费的电子邮件通讯或两者兼而有之!

加入超过90,000名工程专业人员的行列,他们将在新闻发布后立即获得最新的工程新闻。


About the Author

彼得·瓦尔霍尔

特约编辑Peter Varhol介绍了HPC和IT方面的优势 数字工程。他的专长是软件开发,数学系统和系统管理。您可以通过以下方式与他联系 [电子邮件 protected].

Follow DE
#334