摘要：隨著數(shù)字電路設(shè)計(jì)的規(guī)模及復(fù)雜程度的提高，對(duì)其進(jìn)行測試試驗(yàn)證所花費(fèi)的時(shí)間和費(fèi)用也隨之提高，所以減少測試驗(yàn)證成本是當(dāng)前數(shù)字電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本文利用MP3C和Spartan-IIE FPGA構(gòu)建平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)的快速驗(yàn)證。這二款設(shè)備都具有業(yè)界價(jià)格最低、驗(yàn)證速度比較快的特點(diǎn)，利用它們可以大大提高驗(yàn)證效益。

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1 APTIX MP3C介紹

MP3C系統(tǒng)是Aptix公司的產(chǎn)品，是一種價(jià)格低、驗(yàn)證速度快、基于層次化和模塊化的硬件驗(yàn)證平臺(tái)，可以逐步驗(yàn)證每一個(gè)邏輯模塊直到驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)功能。MP3C硬件中的現(xiàn)場可編程互連電路板（FPCB）和現(xiàn)場可編程互連元件（FPIC）是Aptix公司的專利技術(shù)，圖1給出了FPCB和FPIC在MP3C上的部件孔模塊。通過該系統(tǒng)可以40MHz的最快速度調(diào)試百萬門級(jí)的片上系統(tǒng)；可實(shí)時(shí)運(yùn)行軟件作為系統(tǒng)測試矢量；加速仿真與遞歸測試速度和加速完成設(shè)計(jì)變更；還可隨時(shí)利用最新FPGA技術(shù)滿足更大的設(shè)計(jì)規(guī)模需要。此外，MP3C也可以對(duì)復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行快速驗(yàn)證，其中包括ASIC、DSP、微控制器、微處理器、RAM和ROM等。MP3C系統(tǒng)比較適合小批量、多品種的生產(chǎn)。

1．1 現(xiàn)場可編程電路板FPCB

MP3C的FPCB是一個(gè)22×16、16層的插孔板，根據(jù)應(yīng)用和設(shè)計(jì)需求，可以把一些外圍器件、接口和多個(gè)FPGA等放置在FPCB上，就像面包板一樣，因此非常靈活方便，這些外圍部件再通過FPIC互相連接起來。MP3C FPCB由許多硬件組成。

    （1）插孔區(qū)（freehole area）

插孔區(qū)分為上下二部分，分別用A到P標(biāo)記，共64列，每列有40個(gè)可用插孔，有2560個(gè)插孔可以使用，除去16列作為I/O，共有1920個(gè)插孔連接到FPIC上。每列有15個(gè)FPGA特殊引腳，包括CLK、GDN和VCC等。

（2）全局互連（global interconnects）

全局連接是FPIC到FPIC的布線源，3個(gè)FPIC中每一個(gè)都有140根連線連接到其他兩個(gè)FPIC，這樣就會(huì)提供280個(gè)FPIC到FPIC之間的連接，而每一個(gè)FPIC的920個(gè)布線網(wǎng)中有280個(gè)用于FPIC到FPIC之間的連接，其余640個(gè)用于連接FPCB上的部件插孔區(qū)域，這樣就可以實(shí)現(xiàn)部件之間的互連，如圖2所示。

（3）總線（bus）

除了通過FPIC的布線網(wǎng)和全局連接來實(shí)現(xiàn)部件之間的互連外，還可以通過MP3C提供的一個(gè)總線結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)互連。MP3C系統(tǒng)共有4個(gè)總線模板連接器，每一個(gè)模板連接器有40個(gè)總線引腳，而一個(gè)FPGA能夠訪問二個(gè)總線模板，這就可以獲得80個(gè)總線引腳。

（4）I/O信號(hào)

I/O信號(hào)使得MP3C FPCB可以和其他設(shè)備之間進(jìn)行通信，它們是進(jìn)出FPCB的信號(hào)。（5）微控制器（microcontroller）

微控制器能為主機(jī)系統(tǒng)和MP3C FPCB上的可重配置FPGA之間的通信提供智能接口，微控制器控制FPCB上的能量時(shí)序。微控制器的操作系統(tǒng)是存儲(chǔ)在被保護(hù)的Flash memory的根塊區(qū)，僅需128kByte，這個(gè)3.4Mbyte的Flash存儲(chǔ)器主要用來存儲(chǔ)FPIC和FPGA之間的配置數(shù)據(jù)。

    （6）現(xiàn)場可編程互連電路（FPIC）

MP3C含有3塊FPIC，每一塊FPIC有1024個(gè)緩沖器，排列成一個(gè)32×32矩陣形式，F(xiàn)PIC是可重構(gòu)的雙向連接，每一個(gè)緩沖器之間都可以任意布線，使得插接到FPCB上的外圍設(shè)備達(dá)到互連，而每一個(gè)FPIC之間都有140根連線連接到另二個(gè)FPIC中的任意一個(gè)，這樣，對(duì)于每一個(gè)FPIC來說就有280根互連線來實(shí)現(xiàn)FPIC與FPIC之間的互連。實(shí)際上，F(xiàn)PIC就是一個(gè)由軟件控制的可編程接口，它能使用戶對(duì)設(shè)計(jì)的修改變得非常靈活。圖2表明了它們之間的連接關(guān)系。

1．2 與MP3C配套的EXPLORER軟件

Aptix Explorer軟件可以提供一個(gè)圖形用戶接口GUI（Graphical User Interface），這上GUI能夠生成設(shè)計(jì)，并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行編輯和調(diào)試。通過Explorer軟件可以提供一個(gè)直觀有效的接口來對(duì)設(shè)計(jì)做一系列的操作。EXPLORER軟件主要完成整個(gè)系統(tǒng)的搭建、FPGA的布局布線和FPCB的編譯。其操作步驟如下：

（1）設(shè)置FPCB參數(shù)

    摘要：隨著數(shù)字電路設(shè)計(jì)的規(guī)模及復(fù)雜程度的提高，對(duì)其進(jìn)行測試試驗(yàn)證所花費(fèi)的時(shí)間和費(fèi)用也隨之提高，所以減少測試驗(yàn)證成本是當(dāng)前數(shù)字電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本文利用MP3C和Spartan-IIE FPGA構(gòu)建平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)的快速驗(yàn)證。這二款設(shè)備都具有業(yè)界價(jià)格最低、驗(yàn)證速度比較快的特點(diǎn)，利用它們可以大大提高驗(yàn)證效益。

    關(guān)鍵詞：集成電路 MP3C FPGA 網(wǎng)表文件

1 APTIX MP3C介紹

MP3C系統(tǒng)是Aptix公司的產(chǎn)品，是一種價(jià)格低、驗(yàn)證速度快、基于層次化和模塊化的硬件驗(yàn)證平臺(tái)，可以逐步驗(yàn)證每一個(gè)邏輯模塊直到驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)功能。MP3C硬件中的現(xiàn)場可編程互連電路板（FPCB）和現(xiàn)場可編程互連元件（FPIC）是Aptix公司的專利技術(shù)，圖1給出了FPCB和FPIC在MP3C上的部件孔模塊。通過該系統(tǒng)可以40MHz的最快速度調(diào)試百萬門級(jí)的片上系統(tǒng)；可實(shí)時(shí)運(yùn)行軟件作為系統(tǒng)測試矢量；加速仿真與遞歸測試速度和加速完成設(shè)計(jì)變更；還可隨時(shí)利用最新FPGA技術(shù)滿足更大的設(shè)計(jì)規(guī)模需要。此外，MP3C也可以對(duì)復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行快速驗(yàn)證，其中包括ASIC、DSP、微控制器、微處理器、RAM和ROM等。MP3C系統(tǒng)比較適合小批量、多品種的生產(chǎn)。

1．1 現(xiàn)場可編程電路板FPCB

MP3C的FPCB是一個(gè)22×16、16層的插孔板，根據(jù)應(yīng)用和設(shè)計(jì)需求，可以把一些外圍器件、接口和多個(gè)FPGA等放置在FPCB上，就像面包板一樣，因此非常靈活方便，這些外圍部件再通過FPIC互相連接起來。MP3C FPCB由許多硬件組成。

    （1）插孔區(qū)（freehole area）

插孔區(qū)分為上下二部分，分別用A到P標(biāo)記，共64列，每列有40個(gè)可用插孔，有2560個(gè)插孔可以使用，除去16列作為I/O，共有1920個(gè)插孔連接到FPIC上。每列有15個(gè)FPGA特殊引腳，包括CLK、GDN和VCC等。

（2）全局互連（global interconnects）

全局連接是FPIC到FPIC的布線源，3個(gè)FPIC中每一個(gè)都有140根連線連接到其他兩個(gè)FPIC，這樣就會(huì)提供280個(gè)FPIC到FPIC之間的連接，而每一個(gè)FPIC的920個(gè)布線網(wǎng)中有280個(gè)用于FPIC到FPIC之間的連接，其余640個(gè)用于連接FPCB上的部件插孔區(qū)域，這樣就可以實(shí)現(xiàn)部件之間的互連，如圖2所示。

（3）總線（bus）

除了通過FPIC的布線網(wǎng)和全局連接來實(shí)現(xiàn)部件之間的互連外，還可以通過MP3C提供的一個(gè)總線結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)互連。MP3C系統(tǒng)共有4個(gè)總線模板連接器，每一個(gè)模板連接器有40個(gè)總線引腳，而一個(gè)FPGA能夠訪問二個(gè)總線模板，這就可以獲得80個(gè)總線引腳。

（4）I/O信號(hào)

I/O信號(hào)使得MP3C FPCB可以和其他設(shè)備之間進(jìn)行通信，它們是進(jìn)出FPCB的信號(hào)。（5）微控制器（microcontroller）

微控制器能為主機(jī)系統(tǒng)和MP3C FPCB上的可重配置FPGA之間的通信提供智能接口，微控制器控制FPCB上的能量時(shí)序。微控制器的操作系統(tǒng)是存儲(chǔ)在被保護(hù)的Flash memory的根塊區(qū)，僅需128kByte，這個(gè)3.4Mbyte的Flash存儲(chǔ)器主要用來存儲(chǔ)FPIC和FPGA之間的配置數(shù)據(jù)。

    （6）現(xiàn)場可編程互連電路（FPIC）

MP3C含有3塊FPIC，每一塊FPIC有1024個(gè)緩沖器，排列成一個(gè)32×32矩陣形式，F(xiàn)PIC是可重構(gòu)的雙向連接，每一個(gè)緩沖器之間都可以任意布線，使得插接到FPCB上的外圍設(shè)備達(dá)到互連，而每一個(gè)FPIC之間都有140根連線連接到另二個(gè)FPIC中的任意一個(gè)，這樣，對(duì)于每一個(gè)FPIC來說就有280根互連線來實(shí)現(xiàn)FPIC與FPIC之間的互連。實(shí)際上，F(xiàn)PIC就是一個(gè)由軟件控制的可編程接口，它能使用戶對(duì)設(shè)計(jì)的修改變得非常靈活。圖2表明了它們之間的連接關(guān)系。

1．2 與MP3C配套的EXPLORER軟件

Aptix Explorer軟件可以提供一個(gè)圖形用戶接口GUI（Graphical User Interface），這上GUI能夠生成設(shè)計(jì)，并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行編輯和調(diào)試。通過Explorer軟件可以提供一個(gè)直觀有效的接口來對(duì)設(shè)計(jì)做一系列的操作。EXPLORER軟件主要完成整個(gè)系統(tǒng)的搭建、FPGA的布局布線和FPCB的編譯。其操作步驟如下：

（1）設(shè)置FPCB參數(shù)