CN102664836A

CN102664836A - 一种用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台

Info

Publication number: CN102664836A
Application number: CN201210088888XA
Authority: CN
Inventors: 石晶林; 高明晋; 韩娟; 史岗; 马英矫; 李辉; 王秋菊; 任为; 陈洋
Original assignee: Institute of Computing Technology of CAS
Current assignee: Institute of Computing Technology of CAS
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2032-03-29
Also published as: CN102664836B

Abstract

本发明提供一种用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台，其特征在于，包括：母板、安装在所述母板上的FPGA，以及安装在所述母板上与所述FPGA各端口连接的程序运行存储器、JTAG接口模块、TBU模块、AP INF模块、Other Peripheral模块和DIG RF INF模块；所述FPGA用于模拟待验证的宽带无线通信数字基带处理器；所述Other Peripheral模块包括与所述FPGA的端口直接连接的GPIO子模块和通过所述GPIO子模块与所述FPGA连接的其它常用外设子模块。与现有技术相比，本发明成本较低，且能够很好地模拟宽带无线通信数字基带处理器的实际硬件运行环境。

Description

一种用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台

技术领域

本发明涉及原型验证和片上系统技术领域，具体地说，本发明涉及一种用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台。

背景技术

随着大规模集成电路的快速发展，芯片的规模不断增大、集成度越来越高，芯片验证工作的必要性和重要性日益体现，传统的使用软件仿真的验证方式已无法全面的覆盖硬件设计中所包含的问题。而使用现场可编程门阵列(FPGA)进行原型验证的方法，可以在芯片流片前，提供尽可能和实际硬件运行相类似的验证环境，成为芯片原型验证的主流技术。

现有的商业化的使用FPGA技术的原型验证平台，大多为通用验证平台。一般的芯片验证方案都需要进行有效载荷、软硬件协同、IP间接口、IO操作、复位/启动时序等方面的基础性验证。而对于宽带无线通信数字基带处理器，目前尚无专用的验证平台，其验证项目也大都仅限于通用验证平台所能够验证的项目，这导致宽带无线通信数字基带处理器在流片前难以得到充分验证，这样就不能及早发现潜在的设计缺陷，往往会造成重大损失(例如已见报的智能手机芯片成品的通信故障)。

另外，对于某些专用芯片，现有技术通常采用通用平台加多个扩展子板的形式对原型验证所需外设进行扩展，从而完成额外验证项目。然而，对于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证，一方面验证所需的外设较多，子板的增加会带来物理连接的稳定性不足的问题、以及子板本身亦需要可靠性验证的问题，另一方面，宽带无线通信数字基带处理器对各接口的数据传输速率有较高要求，子板接口速率往往成为瓶颈，可能导致验证环境与实际硬件运行环境严重不符，达不到及早发现潜在的设计缺陷的目的。现有技术中，另一办法是将待验证芯片的综合、布局布线及验证平台所需的外设全部生成映像文件装载进FPGA中，即直接用FPGA作为整个验证平台。这种办法能够解决通用平台加多个扩展子板的方案的前述缺陷，但是它需要使用容量规模大、运行速度高的FPGA，极大地增加了成本。

因此，当前迫切需要一种低成本且能够很好地模拟实际硬件运行环境的用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本且能够很好地模拟实际硬件运行环境的用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台，其特征在于，包括：母板、安装在所述母板上的FPGA，以及安装在所述母板上与所述FPGA各端口连接的程序运行存储器、JTAG接口模块、TBU模块、AP INF模块、Other Peripheral模块和DIG RF INF模块；所述FPGA用于模拟待验证的宽带无线通信数字基带处理器；所述Other Peripheral模块包括与所述FPGA的端口直接连接的GPIO子模块和通过所述GPIO子模块与所述FPGA连接的其它常用外设子模块。

其中，所述原型验证平台还包括安装在所述母板上的ABB INF模块和ANALOG INF模块，所述ABB INF模块与所述FPGA的端口连接，所述ANALOG INF模块与所述ABB INF模块连接。

其中，所述DIG RF INF模块和所述ABB INF模块复用所述FPGA的一组端口。

其中，所述ABB INF模块是和模拟基带芯片或模数转换器/数模转化器模块的接口；所述DIG RF INF模块用于连接含有数字接口的射频模块；所述ANALOG INF模块是所述ABB INF模块和具有模拟基带信号接口的射频模块之间的接口。

其中，所述原型验证平台还包括安装在所述母板上的静态存储器，所述静态存储器用于存储待验证的基带芯片映像、配置信息、测试用例程序。

其中，所述静态存储器为FLASH。

其中，所述JTAG接口模块用于给FPGA加载待验证的宽带无线通信数字基带处理器的映像文件、芯片验证调试信息、以及为所述静态存储器提供数据烧写接口。

其中，所述原型验证平台还包括安装在所述母板上的RF CONF模块，所述RF CONF模块包括PA控制信号和双工器控制信号接口。

其中，所述AP INF模块用于模拟待验证的基带芯片与应用处理器的接口。

其中，所述原型验证平台还包括安装在所述母板上的COMM INF模块，所述COMM INF模块采用SPI、USB、PCI-E或串口。

与现有技术相比，本发明具有下列技术效果：

1、成本较低。

2、能够很好地模拟宽带无线通信数字基带处理器的实际硬件运行环境。

3、单平台即能够支撑通用处理器的原型验证和宽带无线通信数字基带处理器的原型验证。

附图说明

图1示出了本发明一个实施例的用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台的结构示意图；

图2示出了本发明一个实施例中的Other Peripheral模块的内部结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步地描述。

图1示出了本发明一个实施例的用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台的结构示意图。如图1所示，该用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台包括：母板100、安装在所述母板100上的FPGA101，以及安装在所述母板100上并通过所述母板100与所述FPGA 101各端口(即管脚)连接的RAM 102、FLASH 103、JTAG接口模块104、时钟源模块105(又称为TBU模块，其中TBU为Time Block Unit的缩写)、通信接口模块106(又称为COMM INF模块，其中COMM INF是Communication Interface的缩写)、应用处理器接口模块107(又称为AP INF模块，其中AP INF是application processor的缩写)、其它外设模块108(又称为Other Peripheral模块)、射频控制接口模块109(又称为RF CONF INF模块，RF CONF INF为RF Configure Interface的缩写)、模拟基带芯片接口模块110(又称为ABB INF模块，其中ABB INF为Analog Baseband ProcessorInterface的缩写)和数字射频接口模块112(又称为DIG RF INF模块，DIGRF INF为Digital RF Interface的缩写)。所述原型验证平台还包括安装在母板100上的与所述ABB INF模块110连接的模拟接口模块111(又称为ANALOG INF模块，其中ANALOG INF为Analog Interface的缩写)。

其中，将待验证的宽带无线通信数字基带处理器综合、布局布线后生成的映像文件装载进FPGA，这样该FPGA就可以模拟待验证的宽带无线通信数字基带处理器。为方便描述，下文中将宽带无线通信数字基带处理器简称为基带芯片。RAM 102用作基带芯片的程序运行存储器，具体可采用SDRAM、DDR、DDR2或DDR3等。FLASH 103为静态存储器，用于存储待验证的基带芯片映像、配置信息、测试用例程序等。JTAG接口模块104，用作给FPGA加载芯片的映像文件、芯片验证调试信息的输入、输出接口、板载FLASH 103的数据烧写接口等，其中JTAG为英文“Joint Test ActionGroup(联合测试行为组织)”的词头字母的简写。TBU模块105用于给FPGA及其内部待验证芯片映像提供稳定的时钟源。COMM INF模块106可采用SPI、USB、PCI-E或串口等，用于和待验证芯片进行大量的数据交互，如Debug信息的输入输出、测试向量的输入等。

AP INF模块107用于模拟待验证的基带芯片与应用处理器的接口，具体可采用USB、网口或HIS等接口。Other Peripheral模块108包括其他一些常用外设，该部分的外设模块可根据需要灵活调整。RF CONF INF模块109其包括必要的射频控制信号接口，如PA控制信号和双工器控制信号接口等。ABB INF模块110是待验证基带芯片和模拟基带芯片或ADC/DAC(即：模数转换器/数模转化器)模块的接口，该接口为数字接口，可兼容不同的模拟基带芯片，并可以配合自定义的ADC/DAC使用。其中，基带芯片分为两类，模拟基带芯片ABB和数字基带芯片DBB，通常所述的基带芯片均指数字基带芯片DBB，本发明中待验证的基带芯片就属于数字基带芯片DBB一类。ANALOG INF模块111是ABB INF模块110和具有模拟基带信号接口的射频模块之间的接口，可实现2对IQ模拟基带信号的输入、输出。DIG RF INF模块112用于连接含有数字接口的射频模块，DIG RF INF模块112支持使用DigRF、JESD207等接口的射频模块。其中DIG RF INF模块112和ABBINF模块110可做兼容设计以节省FPGA端口和容量，即所对应的FPGA数字接口复用为DIG RF INF模块112和ABB INF模块110接口。DIG RF INF和ABB INF模块同属于射频模块，且物理上能够从同一位置接入，因此DIGRF INF和ABB INF模块复用FPGA端口有效地利用了板上堆叠空间，不会给整个原型验证平台的使用造成不便。同时，复用FPGA端口后，原型验证平台可使用端口较少容量较小的FPGA模拟待验证的基带芯片，大大降低了原型验证平台的成本。在实现上，DIG RF INF和ABB INF模块在物理上连接至同一组FPGA端口，通过FPGA内部的动态重配置，加载不同的IPCore，即可实现对DIG RF INF模块或ABB INF模块的支持，上述动态重配置以及加载不同的IP Core的具体方案是本领域普通技术人员易于实现的，这里不做赘述。

图2示出了一个实施例中的Other Peripheral模块。参照图2所示，该实施例中Other Peripheral模块108包括GPIO子模块20、Analyzer INF子模块21、SIM INF子模块22、Button子模块23、LED子模块24、SW子模块25。这些子模块可以在板级设计的时候根据实际需要进行部分删减。其中GPIO子模块20为从FPGA引出来的通用IO，可被基带芯片作为普通IO使用。Analyzer INF子模块21为Logic Analyzer Interface，它是逻辑分析仪的专用接口，可通过外部的逻辑分析仪实时观测、捕捉基带信号输出的信号。SIMINF子模块22为SIM卡的接口，可插入通用的SIM卡。Button子模块23为普通的按钮模块，可根据实际程序使用的情况进行配置，例如：该按钮可用于控制基带芯片系统软复位、系统硬复位或模拟外部触发等。LED子模块24为状态指示灯模块，针对不同的信号提供状态指示输出。SW子模块25为Switch模块，提供程序所需要的拨码开关配置功能。该实施例中，GPIO子模块20直接与FPGA 101的端口连接，而Other Peripheral模块108中其它子模块则均通过GPIO子模块20与所述FPGA 101连接。

本领域技术人员易于理解，上述静态存储器、RF CONF INF模块和COMM INF模块并非本发明的必要部件，省略上述部件亦可达到基带芯片验证的基本要求。另外，上述实施例中的原型验证平台同时具有ABB INF模块和DIG RF INF模块，但这并非必须，二者任选其一即可达到基带芯片验证的基本要求。

本发明的原型验证平台能够很好地完成基带芯片外设操作测试。另外，在本发明的一个实施例中，原型验证平台包括AP INF模块107、RFCONF INF模块109、ABB INF模块110、ANALOG INF模块111和DIGRF INF模块112，因此还能够完成独有的基带芯片与射频联合测试，基带芯片和应用处理器联合测试，以及基带、射频、应用处理器联合测试等验证项目。其中，基带芯片与射频联合测试是指：使用待验证基带芯片发出基带信号，通过射频部分将基带信号调制成可发射的高频信号，进行无线环境下的发射和接收测试。基带芯片和应用处理器联合测试是指：将待验证基带芯片与应用处理器连接，进行上层协议交互以及是否能正常支撑应用程序的测试。基带、射频、应用处理器联合测试是指：应用程序发出数据、经上层协议解析，再由待验证基带芯片处理并进行射频调制，最后将数据发射出去的完整过程的测试。以上测试能够在流片前对基带芯片进行充分的验证，能够及早地发现基带芯片中潜在的设计缺陷，从而避免重大经济损失。

另外，现有技术中的专用芯片验证平台需要连接多个工作板，板间信号的传输因为板间接插件的缘故而存在速率瓶颈。其中，板间信号线过长，会导致信号损耗较严重，且传输中容易受到外界的电磁干扰。而本发明有效解决了现有技术中存在的板间信号传输存在的信号完整性问题和电磁干扰问题。容易看出，相对于现有技术，本发明能够更好地模拟宽带无线通信数字基带处理器在各种应用环境下的实际硬件运行环境。

最后，上述的实施例仅用来说明本发明，它不应该理解为是对本发明的保护范围进行任何限制。而且，本领域的技术人员可以明白，在不脱离上述实施例精神和原理下，对上述实施例所进行的各种等效变化、变型以及在文中没有描述的各种改进均在本专利的保护范围之内。

Claims

1.一种用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台，其特征在于，包括：母板、安装在所述母板上的FPGA，以及安装在所述母板上与所述FPGA各端口连接的程序运行存储器、JTAG接口模块、时钟源模块、应用处理器接口模块、其它外设模块和数字射频接口模块；所述FPGA用于模拟待验证的宽带无线通信数字基带处理器；所述其它外设模块包括与所述FPGA的端口直接连接的GPIO子模块和通过所述GPIO子模块与所述FPGA连接的其它常用外设子模块。

2.根据权利要求1所述的用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台，其特征在于，所述原型验证平台还包括安装在所述母板上的模拟基带芯片接口模块和模拟接口模块，所述模拟基带芯片接口模块与所述FPGA的端口连接，所述模拟接口模块与所述模拟基带芯片接口模块连接。

3.根据权利要求2所述的用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台，其特征在于，所述数字射频接口模块和所述模拟基带芯片接口模块通过复用所述FPGA的一组端口实现与所述FPGA的连接。

4.根据权利要求3所述的用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台，其特征在于，所述模拟基带芯片接口模块是待验证宽带无线通信数字基带处理器与模拟基带芯片的接口，或者所述模拟基带芯片接口模块是待验证宽带无线通信数字基带处理器与模数转换器/数模转化器模块的接口；所述数字射频接口模块用于连接含有数字接口的射频模块；所述模拟接口模块是所述模拟基带芯片接口模块和具有模拟基带信号接口的射频模块之间的接口。

5.根据权利要求1所述的用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台，其特征在于，所述原型验证平台还包括安装在所述母板上的静态存储器，所述静态存储器用于存储待验证的基带芯片映像、配置信息、测试用例程序。

6.根据权利要求5所述的用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台，其特征在于，所述静态存储器为FLASH。

7.根据权利要求1所述的用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台，其特征在于，所述JTAG接口模块用于给FPGA加载待验证的宽带无线通信数字基带处理器的映像文件、芯片验证调试信息、以及为所述静态存储器提供数据烧写接口。

8.根据权利要求1所述的用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台，其特征在于，所述原型验证平台还包括安装在所述母板上的射频控制接口模块，所述射频控制接口模块包括PA控制信号和双工器控制信号接口。

9.根据权利要求1所述的用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台，其特征在于，所述应用处理器接口模块用于模拟待验证的基带芯片与应用处理器的接口。

10.根据权利要求1所述的用于宽带无线通信数字基带处理器的原型验证平台，其特征在于，所述原型验证平台还包括安装在所述母板上的通信接口模块，所述通信接口模块采用SPI、USB、PCI-E或串口。