IP-XACT 介绍

文摘   2024-11-12 07:00   上海  

IP-XACT
当今庞大而复杂的片上系统 (SoC) 设计由数百或数千个知识产权 (IP) 块组成。SoC 设计人员从商业 IP 供应商、电子设计自动化 (EDA) 供应商、代工厂、开源存储库、开发合作伙伴以及他们自己前几代芯片的重用逻辑获得此 IP。将这些不同的 IP 集成到一个连贯的设计中是一项挑战,解决方案的一个重要部分是描述和记录块的方法。IP 交换 - 抽象核心技术 (IP-XACT) 标准是实现此目标的最佳方式。

IP-XACT 是一种成熟的格式
行业对一致 IP 描述格式的需求是 SPIRIT 联盟开发 IP-XACT 的驱动力,该联盟现已成为 Accellera Systems Initiative 标准组织的一部分。它也是 IEEE 标准 (1685-2022),因此显然得到了广泛接受和采用。它是一种基于 XML 的标准,可以更轻松地评估 IP 产品并将其集成到 SoC 设计中。其核心目标是:
  • 定义一致的 IP 表示框架
  • 确保来自多个供应商的不同 IP 描述之间的兼容性
  • 支持 EDA 设计和验证工具之间交换 IP 库
  • 通过元数据提供可配置 IP 的详细描述
  • 促进 EDA 供应商中立的 IP 创建、生成和配置脚本

许多领先公司遵循 IP-XACT 标准来定义和描述 SoC/系统、总线接口和连接、总线抽象和 IP 详细信息,例如地址映射、寄存器和字段描述以及文件集描述。这些描述用于自动化各种电子系统的架构设计、寄存器传输级 (RTL) 设计、验证、确认和文档流程。许多 EDA 供应商在各种工具中支持该标准,这些工具可为 IP 和 SoC 项目提供这些流程。

IP-XACT 功能强大
IP-XACT 提供标准化 XML 模式,用于在多个抽象级别描述 IP。该标准包含一整套元数据、配置详细信息和层次结构,使其成为一种强大而灵活的方式,可用于描述用于多种用途的各种 IP。XML 模式完全符合万维网联盟 (W3C) 标准,并由语义一致性规则 (SCR) 增强。
此外,IP-XACT 还提供可移植的生成器接口,可无缝遍历来自多个 EDA 供应商的工具流。方法独立元数据和用于访问该数据的工具独立机制的组合实现了设计数据、设计方法和环境实现的可移植性。
IP-XACT 有可能为项目团队带来巨大好处,但其提供这些好处的能力取决于描述的质量。IP-XACT 文档的质量直接影响 IP 集成工作的可靠性和有效性。它涉及遵守 IP-XACT 标准定义的最佳实践和指南,其中包括准确的元数据、正确的配置和精确的层次结构。保持 IP-XACT 的高质量不仅是行业最佳实践,也是追求在各种 SoC 项目中高效、无故障 IP 集成的关键要素。

IP-XACT 是定义寄存器的绝佳方式
在 IP 或 SoC 设计中定义可寻址寄存器是 IP-XACT 标准最流行的应用之一。这些寄存器构成硬件-软件接口 (HSI) 的一部分,该机制是驱动程序和嵌入式软件配置硬件、控制其操作和收集状态的机制。这意味着许多团队使用相同的寄存器定义:RTL 设计师;嵌入式程序员;验证、确认和启动工程师;以及技术作家。共享通用、明确、可执行的寄存器描述至关重要。
IP-XACT 与寄存器自动化解决方案结合使用时尤其有价值。如果 EDA 工具可以根据 IP-XACT 描述生成 RTL 设计、C/C++ 代码、基于 UVM 的验证和确认环境以及高质量文档,那么所有团队都可以保持一致。寄存器详细信息(例如位置、类型和位字段)在项目过程中会多次更改。每当发生这种情况时,只需重新生成输出文件,以便团队保持同步。这可以在计划的多个时间点节省时间和资源,同时避免与不一致相关的调试工作。
IP-XACT 是描述 IP 的绝佳方式
除了可寻址寄存器及其内存映射之外,IP-XACT 还提供了描述 IP 块的许多属性的功能。这些属性包括内存、端口、接口和实例。该标准的最新版本增加了对电源域、模拟/混合信号 (AMS) 属性以及 IP 模型的运行时可配置参数的支持。正在进行的标准化工作将使包含时钟域交叉 (CDC) 信息成为可能。
使用 IP-XACT 定义 IP 属性而不是其他格式(如 SystemRDL)具有一些显著的优势:
  • IP-XACT 完全支持寄存器,但其范围远远超出仅为寄存器和内存定义定义的格式
  • 由于 IP 和 EDA 供应商对其的广泛支持,IP 块可以轻松地在不同的设计、项目和组织中重复使用,而无需手动编辑
  • IP-XACT 享有强大的行业支持,并与各种 EDA 工具兼容,从而促进了与各种工具和环境的互操作性。
  • IP-XACT 的标准化结构简化了 IP 的集成,块级元数据和寄存器描述无缝集成到整体设计中
  • IP-XACT 促进了全面的 IP 文档,包括详细的寄存器描述及其相关属性,简化了 IP 相关信息的通信
  • 随着设计环境和工具的不断发展,在 IP-XACT 中拥有寄存器描述具有战略优势,可以为 IP 提供面向未来的保障

Register Manager 提供最佳 IP-XACT 寄存器解决方案
Register Manager 在其寄存器和 IP 及 SoC 设计的其他方面的规范自动化解决方案中充分利用了 IP-XACT 的所有功能。Register Manager 读入 IP-XACT 描述并自动生成可合成的 RTL 设计、通用验证方法 (UVM) 模型和验证环境、C/C++ 头文件和足以包含在用户手册中的文档。
Register Manager 支持数百种特殊寄存器类型,包括间接、索引、只读/只写、别名、锁定、影子、FIFO、缓冲区、中断、计数器、分页、虚拟、外部、读/写对以及这些的组合。其中一些类型超出了当前 IP-XACT 标准的范围,因此 Register Manager 使用了供应商扩展 (VE) 机制。这在完全符合标准的同时提供了最大的用户灵活性。 Register Manager  验证所有这些寄存器类型生成的 RTL 代码,以确保设计在构造上是正确的。
用户灵活性的另一个方面是,Register Manager  接受各种格式的寄存器定义,包括 SystemRDL、电子表格和直观的图形寄存器编辑器。对于所有这些输入,Register Manager 都会生成 IP-XACT 输出文件,以便于与支持该标准的其他 IP 块和 EDA 工具进行交互。这满足了使设计重用尽可能简单和高效的目标。

Register Manager  提供最佳 IP-XACT 集成解决方案
由于许多 IP 供应商在其产品文档中提供 IP-XACT 描述,这使得Register Manager 能够直接支持市场上可用的 IP,而无需用户付出任何努力。
SoC 设计人员在 Tcl 或 Python 中指定应如何互连模块。 Register Manager 根据此规范将来自所有来源的所有 IP 块组装成完整的顶层 SoC RTL 设计,并且可以:
  • 读取第三方块的 IP-XACT 描述并将其连接到现有块
  • Register Manager 生成的块连接到自定义块并围绕它创建包装器
  • 通过自动实例化桥接器将 AHB 总线连接到 APB 从属设备
  • 通过自动实例化聚合器将多个 AHB 块连接到 AHB 主设备
  • 将块从深层层次结构内部移动到更高几个级别
  • 为完整 SoC 生成合并的 IP-XACT 描述
  • 生成完整 SoC 的框图,显示所有 IP 块
  • 使用形式验证生成 SystemVerilog 断言 (SVA) 以进行连接检查

Register Manager  和 IP-XACT:前进之路
随着现代 SoC 整合来自不同来源的数十万个 IP 块,以一致的方式描述 IP 寄存器并将其集成到完整芯片中至关重要。 IP-XACT 是此流程的核心,Register Manager  完全支持此标准。事实上,Register Manager 通过自动生成许多关键输出文件,远远超出了其他 EDA 工具的功能。这有利于 IP 或 SoC 项目的所有团队,缩短了工期,节省了宝贵的工程资源,并使所有团队始终保持同步。

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