《電子技術(shù)應(yīng)用》
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PowperPC架构下USB3.0的IP核软硬件协作验证
2022年电子技术应用第5期
邓佳伟，张梅娟，王 琪，杨楚玮，应凌楷
中国电子科技集团第五十八研究所 CPU研究室，江苏 无锡214062
摘要： 随着USB(Universal Serial Bus)设备传输速率要求的不断提高，传统基于USB2.0控制器设计的PowerPC架构处理器已经不能满足高速率、大容量传输的需求。提出了一种基于PowerPC架构的USB3.0的处理器解决方案。通过对比USB3.0和 USB2.0，USB3.0拥有更高的传输速率，同时具备更强的抗干扰能力。通过和高性能PowerPC处理器协同工作，显著提高了USB控制器的传输能力，充分利用了PowerPC计算资源。阐述了一种基于PowerPC架构下USB3.0的IP核(Interllectual Property Core)方案设计。最后结合软硬件协作验证方法，验证方案可行性，为后续芯片设计和验证奠定了一定的技术基础。
中圖分類號(hào)： TN401
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212329
中文引用格式： 鄧佳偉，張梅娟，王琪，等. PowperPC架構(gòu)下USB3.0的IP核軟硬件協(xié)作驗(yàn)證[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(5)：37-41.
英文引用格式： Deng Jiawei，Zhang Meijuan，Wang Qi，et al. Hardware/software co-verification of USB3.0 IP core under PowerPC architecture[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(5)：37-41.
Hardware/software co-verification of USB3.0 IP core under PowerPC architecture
Deng Jiawei，Zhang Meijuan，Wang Qi，Yang Chuwei，Ying Lingkai
CPU Research Office，The 58th Ｒesearch Institute，CETC，Wuxi 214062，China
Abstract： With the increasing requirement of transmission rate of USB,the traditional PowerPC processor based on the USB2.0 can not meeet the requirements of high speed and large-capacity transmission.The paper presents a solution of USB 3.0 base on PowerPC processor architecture. By comparing USB3.0 and USB2.0, USB3.0 has higher transmission rate.By cooperating with the high preformance PowerPC processor, the transfer capability of the USB controller is improved significantly, and ther PowerPC computing resources are fully utilized.This paper describes a programme of USB3.0 IP core based on the PowerPC architecture. Finally the the method of hardware/softeware cooperative verification is used to verfiy the feasibility of the design,which lays a technical foundation of subsequent chip design and verification.
Key words : PowerPC；universal serial bus 3.0；Linux；hardware/software co-design technology；IP Core

0 引言

    傳統(tǒng)USB2.0協(xié)議最大帶寬480 Mb/s，USB2.0已經(jīng)不能滿足用戶的需求，USB3.0作為新一代高速接口，不但兼容USB2.0協(xié)議，而且在低速、全速、高速的三種傳輸模式基礎(chǔ)上增加了一種超高速模式。USB3.0工作單元擁有兩個(gè)數(shù)據(jù)傳輸通道，一對(duì)通道用于傳輸速率可高達(dá)5 Gb/s的超高速數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)還有一對(duì)通道用于支持USB2.0的數(shù)據(jù)通信。

    PowerPC架構(gòu)是一種精簡指令集(RISC)架構(gòu)，其原始的設(shè)計(jì)源自IBM的POWER RISC架構(gòu)。PowerPC架構(gòu)處理器有著廣泛的應(yīng)用，主要集中在服務(wù)器CPU和嵌入式CPU市場(chǎng)。PowerPC在嵌入式處理器上表現(xiàn)非常優(yōu)異，不僅具備高性能，低功耗以及較低散熱量等特點(diǎn)，而且資源豐富，能夠滿足各類需求。

    芯片驗(yàn)證主要為了驗(yàn)證研制芯片的功能性，驗(yàn)證其各功能設(shè)計(jì)正確。驗(yàn)證的方法有很多，主要有基于事件的驗(yàn)證、基于周期的模擬驗(yàn)證、基于事務(wù)的驗(yàn)證、軟硬件協(xié)同驗(yàn)證、驗(yàn)證仿真器驗(yàn)證和形式驗(yàn)證等?；谲浻布到y(tǒng)驗(yàn)證[1-2]是將軟硬件同時(shí)集成并加以驗(yàn)證，驗(yàn)證人員直接在芯片設(shè)計(jì)過程中參與，在硬件設(shè)計(jì)平臺(tái)上運(yùn)行軟件。協(xié)同驗(yàn)證中驗(yàn)證平臺(tái)設(shè)計(jì)采用真實(shí)的輸入激勵(lì)來模擬，減少了驗(yàn)證平臺(tái)和芯片差異性[3]，但由于驗(yàn)證平臺(tái)一般的模擬速度不夠快等問題，系統(tǒng)驗(yàn)證提供不了足夠高的性能，特別在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)上運(yùn)行各種應(yīng)用。




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作者信息：

鄧佳偉，張梅娟，王  琪，楊楚瑋，應(yīng)凌楷

(中國電子科技集團(tuán)第五十八研究所 CPU研究室，江蘇 無錫214062)




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