CN108121657A - 基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于FPGA软件仿真测试技术领域，具体涉及一种基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统。与现有技术相比较，本发明通过实施上述技术方案，较好的解决了现有FPGA仿真测试中，需要测试人员逐行编辑代码模拟FPGA外围接口器件的问题。本系统自主研发并经过验证的FPGA外围接口函数封装在底层，上层模型对其进行调用和参数化配置，解决了需要人工模拟FPGA外围接口器件所带来的影响效率的问题和接口器件正确性和准确性的问题。

Description

基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统

技术领域

本发明属于FPGA软件仿真测试技术领域，具体涉及一种基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统。

背景技术

FPGA软件仿真测试过程中，首先需要依据被测FPGA及其外围环境的要求，模拟被测FPGA软件交联环境。该交联环境的实现代码在业界称为TESTBENCH(测试向量)文件。该TESTBENCH需要完成的功能包含被测FPGA的外围接口器件、通讯协议的逻辑关系和时序关系，还包含被测FPGA与外围器件及接口的数据交互，即测试用例的测试数据加载、传输和测试结果读取。目前建立TESTBENCH(测试向量)文件的方式，是测试人员逐行编辑代码。由于被测FPGA外围环境的逻辑关系和时序关系极为复杂，因此FPGA软件仿真环境(TESTBENCH测试向量文件)的建立，是需要较长时间，并且具有较高难度的工作。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统，所述系统包括：仿真工程管理模块、参数化配置仿真接口库模块、仿真系统建模模块、仿真任务调度模块、硬件描述语言生成模块、仿真执行模块、资源数据管理模块；

所述仿真工程管理模块用于建立FPGA仿真的工程管理环境，获得可编程逻辑器件软件仿真工程管理成果；

所述参数化配置仿真接口库模块用于在可编程逻辑器件软件仿真工程管理成果基础上，进一步建立FPGA外围接口函数库，获得FPGA仿真接口库；

所述仿真系统建模模块用于在FPGA仿真接口库基础上，进一步建立FPGA仿真环境图形化系统模型，获得FPGA仿真环境系统模型；

所述仿真任务调度模块用于在FPGA仿真环境系统模型基础上，进一步进行可编程逻辑器件软件仿真测试用例配置，获得FPGA测试用例任务调度配置成果；

所述硬件描述语言生成模块用于在FPGA测试用例任务调度配置成果基础上，进一步进行FPGA仿真用TESTBENCH代码自动生成，获得FPGA仿真TESTBENCH执行代码成果；

所述仿真执行模块用于在FPGA仿真TESTBENCH执行代码成果基础上，进一步进行FPGA仿真执行操作，获得FPGA仿真执行结果成果；

所述资源数据管理模块用于在FPGA仿真执行结果成果基础上，进一步对FPGA仿真工程关键数据进行管理操作，获得FPGA仿真工程关键数据。

其中，所述仿真工程管理模块用于建立FPGA仿真的工程管理环境，获得可编程逻辑器件软件仿真工程管理成果的过程中：

包含文件管理和配置工程参数。

其中，所述文件管理包括：新建工程、修改工程、关闭工程、打开工程。

其中，在所述参数化配置仿真接口库模块在建立FPGA外围接口函数库，获得FPGA仿真接口库的过程中：

针对FPGA外围环境中接口模型的种类进行分析，确定包含芯片接口模型、通讯接口模型两种接口类型；

其中芯片接口模型包含多种CPU接口、SRAM接口、FLASH接口及其它集成电路芯片接口；通讯接口模型包含串行接口、1553B总线等接口。

其中，通过编程的方式建立接口模型，实现对该接口的功能和时序的模拟；为了实现接口模型的正确性和适用性，在实现过程中，深入研究芯片数据手册及总线数据手册，开展接口模型的编码设计，并对接口模型开展全面的测试，最终形成可编程逻辑器件软件仿真接口库。

其中，所述仿真系统建模模块在建立FPGA仿真环境图形化系统模型，获得FPGA仿真环境系统模型的过程中：

通过导入待测设计文件和调用接口库器件，在带有坐标网络的图形化环境中实现系统的连线和系统元件参数配置。

其中，所述仿真任务调度模块在进行可编程逻辑器件软件仿真测试用例配置，获得FPGA测试用例任务调度配置成果的过程中：

在已完成的待测设计外围交联环境的仿真模型上，通过仿真任务调度实现对测试用例的图形化配置。

其中，所述硬件描述语言生成模块在进行FPGA仿真用TESTBENCH代码自动生成，获得FPGA仿真TESTBENCH执行代码成果的过程中：

根据上述已设计完成的系统模型和任务调度，生成合法格式的FPGA仿真脚本，提供给第三方仿真工具进行编译和执行。

其中，所述仿真执行模块在进行FPGA仿真执行操作，获得FPGA仿真执行结果成果的过程中：

将FPGA仿真工程调入第三方仿真工具中执行仿真，展示和保存。

其中，所述资源数据管理模块在对FPGA仿真工程关键数据进行管理操作，获得FPGA仿真工程关键数据的过程中：

具体对包括模型文件、待测设计源文件、仿真接口库源文件、脚本文件在内的关键数据进行管理。

(三)有益效果

与现有技术相比较，本发明通过实施上述技术方案，较好的解决了现有FPGA仿真测试中，需要测试人员逐行编辑代码模拟FPGA外围接口器件的问题。本系统自主研发并经过验证的FPGA外围接口函数封装在底层，上层模型对其进行调用和参数化配置，解决了需要人工模拟FPGA外围接口器件所带来的影响效率的问题和接口器件正确性和准确性的问题。

本系统较好的解决了FPGA测试用例序列的系统性、时序性的图形界面展示问题。通过坐标轴，对仿真系统模型上的每一个器件，依据其时序要求设置任务点，任务点的设置可与测试用例实现全面地对应和覆盖，使FPGA测试用例能够在任务调度界面中系统地展示。

本系统可通过系统模型、参数化配置、任务点设置等方式，自动产生用于FPGA仿真的TESTBENCH(测试向量文件)，实现了基于模型的FPGA仿真代码自动化生成功能。

本系统可通过用户界面选择的方式，实现仿真过程中的测试用例组合选择，实现单个测试用例、多个测试用例和批量测试用例仿真执行，为实现FPGA自动化仿真提供了理论实践和支撑平台。

附图说明

图1为可编程逻辑器件软件仿真接口库示意图。

图2为可编程逻辑器件软件仿真系统建模模块示意图。

图3为可编程逻辑器件软件仿真任务调度模块示意图。

图4为可编程逻辑器件软件仿真任务调度点设置成果示意图。

图5为FPGA仿真TESTBENCH代码示意图。

图6为FPGA仿真执行结果示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明的目的是提供基于图形化系统模型开展FPGA软件仿真验证的平台，该平台将自主研发的FPGA软件常用外围接口函数封装在平台底层，对被测FPGA代码及其外围接口函数以图形方式进行调用，对其连线建立FPGA仿真系统模型，依据仿真项目要求对系统模型进行参数配置，依据测试用例要求进行任务调度的坐标轴配置。最终由系统自动产生用于FPGA软件仿真的TESTBENCH测试向量文件代码(可执行仿真的代码)。

具体而言，为解决现有技术的问题，本发明提供一种基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统SMVS(System Model Verification System)，所述系统包括：仿真工程管理模块、参数化配置仿真接口库模块、仿真系统建模模块、仿真任务调度模块、硬件描述语言生成模块、仿真执行模块、资源数据管理模块；

所述仿真工程管理模块用于建立FPGA仿真的工程管理环境，获得可编程逻辑器件软件仿真工程管理成果；

所述参数化配置仿真接口库模块用于在可编程逻辑器件软件仿真工程管理成果基础上，进一步建立FPGA外围接口函数库，获得FPGA仿真接口库；

所述仿真系统建模模块用于在FPGA仿真接口库基础上，进一步建立FPGA仿真环境图形化系统模型，获得FPGA仿真环境系统模型；

所述仿真任务调度模块用于在FPGA仿真环境系统模型基础上，进一步进行可编程逻辑器件软件仿真测试用例配置，获得FPGA测试用例任务调度配置成果；

所述硬件描述语言生成模块用于在FPGA测试用例任务调度配置成果基础上，进一步进行FPGA仿真用TESTBENCH代码自动生成，获得FPGA仿真TESTBENCH执行代码成果；

所述仿真执行模块用于在FPGA仿真TESTBENCH执行代码成果基础上，进一步进行FPGA仿真执行操作，获得FPGA仿真执行结果成果；

所述资源数据管理模块用于在FPGA仿真执行结果成果基础上，进一步对FPGA仿真工程关键数据进行管理操作，获得FPGA仿真工程关键数据，最终完成本系统的全部工作原理，实现最终目的。

其中，所述仿真工程管理模块用于建立FPGA仿真的工程管理环境，获得可编程逻辑器件软件仿真工程管理成果的过程中：

包含文件管理和配置工程参数。

其中，所述文件管理包括：新建工程、修改工程、关闭工程、打开工程。

其中，在所述参数化配置仿真接口库模块在建立FPGA外围接口函数库，获得FPGA仿真接口库的过程中：

针对FPGA外围环境中接口模型的种类进行分析，确定包含芯片接口模型、通讯接口模型两种接口类型；

其中芯片接口模型包含多种CPU接口、SRAM接口、FLASH接口及其它集成电路芯片接口；通讯接口模型包含串行接口、1553B总线等接口。

其中，通过编程的方式建立接口模型，实现对该接口的功能和时序的模拟；为了实现接口模型的正确性和适用性，在实现过程中，深入研究芯片数据手册及总线数据手册，开展接口模型的编码设计，并对接口模型开展全面的测试，最终形成可编程逻辑器件软件仿真接口库。成果列表如图1所示。

其中，所述仿真系统建模模块在建立FPGA仿真环境图形化系统模型，获得FPGA仿真环境系统模型的过程中：

通过导入待测设计文件和调用接口库器件，在带有坐标网络的图形化环境中实现系统的连线和系统元件参数配置，如图2所示。

其中，所述仿真任务调度模块在进行可编程逻辑器件软件仿真测试用例配置，获得FPGA测试用例任务调度配置成果的过程中：

在已完成的待测设计外围交联环境的仿真模型上，通过仿真任务调度实现对测试用例的图形化配置。图形展示模式如图3所示。图中横坐标代表FPGA及其外围接口器件，纵坐标代表对应器件在不同时刻的行为。该坐标轴对特定元件任务调度的设计通过时序图的形式进行配置和显示。

上述仿真任务调度可以对每个任务点，依据测试用例的要求进行调度点编辑，展示图如图4所示。

其中，所述硬件描述语言生成模块在进行FPGA仿真用TESTBENCH代码自动生成，获得FPGA仿真TESTBENCH执行代码成果的过程中：

根据上述已设计完成的系统模型和任务调度，生成合法格式的FPGA仿真脚本，提供给第三方仿真工具进行编译和执行。脚本示例如图5所示。

其中，所述仿真执行模块在进行FPGA仿真执行操作，获得FPGA仿真执行结果成果的过程中：

将FPGA仿真工程调入第三方仿真工具中执行仿真，展示和保存。仿真结果如图6所示。

其中，所述资源数据管理模块在对FPGA仿真工程关键数据进行管理操作，获得FPGA仿真工程关键数据的过程中：

具体对包括模型文件、待测设计源文件、仿真接口库源文件、脚本文件在内的关键数据进行管理。

实施例1

本实施例中，方案如下：

(1)系统开发

本系统输入与输出信息见下表：

本系统采用C/S架构，用户端和服务器的数据交互稳定可用，在正常网络环境条件下保证数据的同步和一致。禁止使用MSSQL Server2000及以下版本的数据库服务器，禁止使用Oracle 9i及以下版本的数据库服务器。

(2)FPGA外围接口模型库开发

依据常用FPGA外围接口器件要求，具体应用到的器件开发相应接口模型，在接口模型中将接口器件的接口功能行为进行模拟，采用Verilog HDL硬件描述语言进行接口函数开发。对所开发的接口模型的正确性，可读性和可重用性进行验证，提高接口函数的准确性。将接口模型及通讯协议模型封装成库，接口库封装形式包括：模块或任务，成果保存为.v格式的接口库文件。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统，其特征在于，所述系统包括：仿真工程管理模块、参数化配置仿真接口库模块、仿真系统建模模块、仿真任务调度模块、硬件描述语言生成模块、仿真执行模块、资源数据管理模块；

所述仿真工程管理模块用于建立FPGA仿真的工程管理环境，获得可编程逻辑器件软件仿真工程管理成果；

所述参数化配置仿真接口库模块用于在可编程逻辑器件软件仿真工程管理成果基础上，进一步建立FPGA外围接口函数库，获得FPGA仿真接口库；

所述仿真系统建模模块用于在FPGA仿真接口库基础上，进一步建立FPGA仿真环境图形化系统模型，获得FPGA仿真环境系统模型；

所述仿真任务调度模块用于在FPGA仿真环境系统模型基础上，进一步进行可编程逻辑器件软件仿真测试用例配置，获得FPGA测试用例任务调度配置成果；

所述硬件描述语言生成模块用于在FPGA测试用例任务调度配置成果基础上，进一步进行FPGA仿真用TESTBENCH代码自动生成，获得FPGA仿真TESTBENCH执行代码成果；

所述仿真执行模块用于在FPGA仿真TESTBENCH执行代码成果基础上，进一步进行FPGA仿真执行操作，获得FPGA仿真执行结果成果；

所述资源数据管理模块用于在FPGA仿真执行结果成果基础上，进一步对FPGA仿真工程关键数据进行管理操作，获得FPGA仿真工程关键数据。

2.如权利要求1所述的基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统，其特征在于，所述仿真工程管理模块用于建立FPGA仿真的工程管理环境，获得可编程逻辑器件软件仿真工程管理成果的过程中：

包含文件管理和配置工程参数。

3.如权利要求2所述的基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统，其特征在于，所述文件管理包括：新建工程、修改工程、关闭工程、打开工程。

4.如权利要求1所述的基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统，其特征在于，在所述参数化配置仿真接口库模块在建立FPGA外围接口函数库，获得FPGA仿真接口库的过程中：

针对FPGA外围环境中接口模型的种类进行分析，确定包含芯片接口模型、通讯接口模型两种接口类型；

其中芯片接口模型包含多种CPU接口、SRAM接口、FLASH接口及其它集成电路芯片接口；通讯接口模型包含串行接口、1553B总线等接口。

5.如权利要求4所述的基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统，其特征在于，通过编程的方式建立接口模型，实现对该接口的功能和时序的模拟；为了实现接口模型的正确性和适用性，在实现过程中，深入研究芯片数据手册及总线数据手册，开展接口模型的编码设计，并对接口模型开展全面的测试，最终形成可编程逻辑器件软件仿真接口库。

6.如权利要求1所述的基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统，其特征在于，所述仿真系统建模模块在建立FPGA仿真环境图形化系统模型，获得FPGA仿真环境系统模型的过程中：

通过导入待测设计文件和调用接口库器件，在带有坐标网络的图形化环境中实现系统的连线和系统元件参数配置。

7.如权利要求1所述的基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统，其特征在于，所述仿真任务调度模块在进行可编程逻辑器件软件仿真测试用例配置，获得FPGA测试用例任务调度配置成果的过程中：

在已完成的待测设计外围交联环境的仿真模型上，通过仿真任务调度实现对测试用例的图形化配置。

8.如权利要求1所述的基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统，其特征在于，

所述硬件描述语言生成模块在进行FPGA仿真用TESTBENCH代码自动生成，获得FPGA仿真TESTBENCH执行代码成果的过程中：

根据上述已设计完成的系统模型和任务调度，生成合法格式的FPGA仿真脚本，提供给第三方仿真工具进行编译和执行。

9.如权利要求1所述的基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统，其特征在于，所述仿真执行模块在进行FPGA仿真执行操作，获得FPGA仿真执行结果成果的过程中：

将FPGA仿真工程调入第三方仿真工具中执行仿真，展示和保存。

10.如权利要求1所述的基于系统模型的可编程逻辑器件软件仿真验证系统，其特征在于，所述资源数据管理模块在对FPGA仿真工程关键数据进行管理操作，获得FPGA仿真工程关键数据的过程中：

具体对包括模型文件、待测设计源文件、仿真接口库源文件、脚本文件在内的关键数据进行管理。