关闭
关闭
首页 > 嵌入式硬件 > 嵌入式开发

在当今竞争激烈的形势下,使富含嵌入式软件的复杂电子设备更快面市,但是同时确保其更便宜更可靠,是一种相当冒险的做法。未经彻底测试的硬件设计不可避免地导致返工,增加设计成本并延长布局流程的网表交付时间,并最终延迟上市时间目标,对收益源造成破坏性影响。

推迟嵌入式软件的测试也潜藏有错过上市机遇的可能,会带来更严重的后果。

正因为如此,项目周期的验证部分极大地占用计划时间变成了很常见的事情。其中的根本原因,在于跟踪和消除错误极为不易,尤其是在片上系统 (SoC) 的软件内容以每年约 200% 的速度增长的情况下。与此相反,设计的硬件部分仅增长约 50%。

 

1.jpg

硬件仿真作为系统验证的基础

虽然虚拟原型和现场可编程门阵列 (FPGA) 原型在早期嵌入式软件测试上已受到关注,但对于软件和硬件的集成并无助益。前者缺乏追踪硬件错误所需的硬件精确性,而对于尽快消除错误所需的硬件调试,后者能力有限。

因此,开发团队和项目经理已转而采用硬件仿真作为其验证策略的基础。硬件仿真是一种多功能验证工具,有许多相关优势,包括软硬件协同验证或测试硬件和软件集成的功能。它已受到软件开发者的注意,因为这是能够确保嵌入式系统软件通过底层硬件正常工作的唯一验证工具。对于致力于调试复杂 SoC 设计的硬件工程师来说,这也是值得注意的,因为工程师可以凭借该方法追踪硬件内的软件错误或软件行为中的硬件错误。硬件仿真的其他优势包括快速汇编功能、软件验证、全面的设计调试和可扩展性,可满足包括数十亿应用程序特定集成电路 (ASIC) 门的设计。此外,它能够以验证嵌入式软件和执行系统验证必需的高速率来处理数十亿验证周期(图 1)。

过去,硬件调试和测试是项目周期验证部分的唯一工作,此作业由硬件描述语言 (HDL) 测试平台驱动的逻辑软件仿真进行管理。传统的大箱式硬件仿真只用于最大型的设计。很多开发团队已采用正式验证对软件仿真进行补充,以增加基础覆盖范围并确保不遗漏特殊用例。但是,只有硬件仿真可以在比较可行的时间内完成 SoC 设计的全部验证任务,并缓解与基于事件的软件仿真相关的运行问题。

 

2.jpg

都是软件内容的问题

SoC 的软件内容使协同验证成为验证策略中一个非常重要的部分,因为它可以在投片前确认一个嵌入式 SoC 的硬件和软件部分同时得到验证且正确交互。

过去,如果设计流片后发生硬件问题,软件开发者必须尽其所能设法围绕问题进行编码。在 SoC 完成之前验证软件,设计团队可以在进入硅片阶段之前解决硬件问题。如前所述,硬件仿真检查用于确保嵌入式软件根据规范在硬件上运行。

过去使用各种调试引擎进行软件调试。每种引擎有一个核心,充分利用硬件对处理器内部工作的可视性和控制功能。虽然提供了部分调试功能,但由于处理器提供的接入方式,诊断问题的能力受限。此外,由于传统软件调试通常发生在实际系统中,软件开发者以目标系统速度在实际硬件上执行实际代码。这样他们可以通过大量代码迅速找到错误的程序。

这些传统技术在调试 SoC 时无效,因为没有实际硬件,无法以真实系统速度执行代码。一般来说,只要执行代码且软件模拟器提供所有硬件可视性,即可仿真硬件。但问题是速度 - 调试代码是很慢的一种方法。

例如,如果 SoC 设计为在 Linux 上运行程序,软件开发者必须以数十亿时钟周期完成 Linux 启动,软件才能开始执行。粗略估计这会以约 10 赫兹 (Hz) 的典型软件仿真速度花费 28 年以上完成 Linux 启动。

不管调试硬件还是软件,传统硬件和软件调试工具都无法得知彼此的任何情况。如果采用复杂的大型 SoC 设计,尝试找到问题时独立完成两种调试是效率低下的。

两者结合是最为理想的方法,这样硬件仿真就可以节约时间。SoC 硬件通常在 FPGA 或其他可编程器件中实施,速度更快。在此设置中,根据运行速度,最快可以 15 分钟的速度完成 Linux 启动。硬件仿真可提供与硬件调试器相似的断点和波形控制及可视性。

确认 SoC 设计按预期工作

硬件仿真以其高性能(这是软件需求推动的越来越重要的需求)在一众验证工具中脱颖而出。它能够确认 SoC 设计按计划工作,并适于处理大到十亿 ASIC 等效门的复杂设计,且每月可完成超过一万亿验证周期。即使是这样,现阶段使用硬件仿真进行彻底详尽的功能验证仍然是可用的最具成本效益且有效的调试方法(图 2)。

 

3.jpg

引入事务级建模 (TLM) 和事务处理器可用性可将硬件仿真转为一系列垂直市场的虚拟平台测试环境。事务处理器作为验证知识产权 (IP) 组合的一部分,是外设功能或协议的一种高级抽象模型。事务处理器通常作为现成 IP 提供,可用于各种不同的协议。典型的事务处理器通常包括 PCIe、USB、FireWire、Ethernet、Digital Video、RGB、HDMI、I2C、UART 和 JTAG 器件。

更好验证更多的复杂系统

先前,硬件设计独立于要在芯片上执行的软件的开发。但今非昔比,由于 SoC 处理器数量翻倍且每代产品包含两倍的软件内容,软件问题成为开发团队和项目经理优先考虑的对象。现在,开发团队证实预期软件在硬件平台正常工作后,SoC 才算完整。

SoC 是一个全面的嵌入式系统,需要进行硬件仿真来验证其能否正常工作。通过硬件仿真,开发团队可以更策略性地进行计划,并根据多个抽象层面实施调试方法。他们可以同时在硬件和嵌入式软件之间追踪错误,确定问题所在。通过具有更高性价比且有效的方式,他们在这个过程中节约了时间,大幅降低错过上市机遇的风险。

换一批

延伸阅读

[新鲜事] Google、Amazon 与 Facebook 等多家网络巨头确认名列 Internet Association 游说组织之中,未来动向值得观察

Google、Amazon 与 Facebook 等多家网络巨头确认名列 Internet Association 游说组织之中,未来动向值得观察

自诩为第一个针对网络商业议题所组成的民间组织,Internet Association(网际网络协会)正式宣布旗下成员名单与其组织任务,包括 Facebook、Amazon、Google、eBay 等网络商业巨头们皆有参与。这个位于美国华......

关键字:Association Facebook Internet Google

[猎聘集] 嵌入式应用愈发广泛 就业前景可观

嵌入式应用愈发广泛 就业前景可观

近年来,智能硬件铺天盖地的出现,让人们彻底改变了过去对嵌入式系统应用的认识。嵌入式人才的就业方向,前景尤为可观。......

关键字:嵌入式 就业前景 可观

[新鲜事] 应届生就业,考研,培训该何去何从?

应届生就业,考研,培训该何去何从?

数据显示,今年全国高校毕业生人数近750万,比被称为史上“最难就业季”的2014年又增加了22万人,在这样竞争激烈的就业形势下,不少应届生都表示无可奈何。对于大三大四的学生来说,毕业以后是该马上找工......

关键字:应届生 考研 嵌入式

[猎聘集] 硬件路漫漫,想成为高级嵌入式硬件工程师,你还欠缺什么?

硬件路漫漫,想成为高级嵌入式硬件工程师,你还欠缺什么?

有很多朋友经常会问,成为高级嵌入式系统硬件工程师,需要做到哪些呢?那么,我们就先从嵌入式硬件工程师是个什么概念入手。......

关键字:嵌入式 硬件工程师

[新鲜事] 苹果三星力劝运营商用e-SIM技术 弃用实体SIM卡

苹果三星力劝运营商用e-SIM技术 弃用实体SIM卡

据《金融时报》报道,苹果与三星正在积极劝说运营商以配合研发和使用全新SIM卡标准。此类新型SIM卡将采用嵌入式技术(后称e-SIM),能让移动设备更方便地在不同运营商网络间进行切换。e-SIM在出厂时会被预装在设备里,由于本身并不锁定于某个......

关键字:运营商 金融时报 三星 嵌入式 技术

[真心话] 物联网时代如何做嵌入式

物联网时代如何做嵌入式

随着物联网时代的来临,数据的流通、收集、分析显得越来越重要。在IdoSarig看来,主要做的事情在于保障数据在物联网里的双向流通,不仅是将底层的数据采集、传输至云端处理并分析,同样还需要将处理指令反馈至终端设......

关键字:物联网 嵌入式

[猎聘集] 优秀嵌入式DSP工程师是怎样炼成的?

优秀嵌入式DSP工程师是怎样炼成的?

1、工作多年,总结您的经验和工作经历,您最想与想要或已经从事嵌入式电子行业新人说的话是什么?我当初进入DSP领域,是一个师兄的带领下进入的,但是我初学不久,他就离开学校,开始工作,因此我的DSP学习也暂时结束......

关键字:DSP工程师 嵌入式

[真心话] 过来人给嵌入式工程师的十个建议

过来人给嵌入式工程师的十个建议

不知什么时候开始,整个业界开始习惯用开源软件来开发应用程序(Apps),产业专家也鼓励嵌入式工程师们走出舒适圈、学习新技能,才能与时俱进。......

关键字:嵌入式工程师 软硬件技术

[新鲜事] 嵌入式工程师明年遭遇的最大技术挑战是什么?

嵌入式工程师明年遭遇的最大技术挑战是什么?

嵌入式工程师开发者们一直关注着其开发团队的技术水平的提高,以改善项目交期。最近,最新一期嵌入式市场研究对1704名工程师就其工作环境、应用、处理方法、操作系统和芯片使用等进行深入调查。2012年调查表明42%的工......

关键字:嵌入式工程师

[新鲜事] 走,租车去!Social Bicycles 租赁自行车动手玩(视频)

走,租车去!Social Bicycles 租赁自行车动手玩(视频)

上次我们看到的SocialBicycles(SoBi),实话说就是一个不错的概念加一个Kickstarter网页再算上一辆早期的原型车。而在一年之后的今天,当我们再次相遇的时候,它终于像是一件面向客户的产品了。在TechCrunchDisr......

关键字:Bicycles Social 自行车 视频

[行业资讯] 物联网(IoT)的未来可能取决于售价不到50美分的芯片?

物联网(IoT)的未来可能取决于售价不到50美分的芯片?

物联网(IoT)需要售价不到50美分的芯片才有机会放量?但如何让搭配新型存储器、连接性与传感器的IoT SoC降低成本与功耗,以及扩展所需要的规模仍有待进一步探索… ......

关键字:SoC 物联网 芯片

[行业资讯] 物联网操作系统现状与发展前景研讨会

物联网操作系统现状与发展前景研讨会

操作系统是物联网时代的战略制高点,今天PC和手机时代的操作系统霸主未必能在物联网时代延续霸业。操作系统产业的规律是,当垄断已经形成,后来者就很难颠覆,只有等待下一次产业浪潮。如今,一个全新的、充满想象空间的操作系统市场机会正在开启。 ......

关键字:物联网 嵌入式系统 研讨会

[行业资讯] UltraSoC扩大规模以抓住嵌入式分析市场机遇

UltraSoC扩大规模以抓住嵌入式分析市场机遇

领先的嵌入式分析技术开发商UltraSoC日前宣布了一项重要的全球性扩展,以满足一系列电子产品对更复杂、且能自我感知的硅芯片日益增长的需求,这些产品包括从轻量级传感器到支持互联网的服务器群组等。公司的增长计划得益于客户的积极推动和最近注入的......

关键字:UltraSoC 嵌入式 分析市场

[行业资讯] SiFive携手UltraSoC通过DesignShare产业生态加速RISC-V开发

SiFive携手UltraSoC通过DesignShare产业生态加速RISC-V开发

首家客制化、开源嵌入式半导体产品无晶圆厂模式提供商SiFive日前宣布:UltraSoC将为基于RISC-V开源处理器规范的SiFive Freedom平台提供调试与追踪技术,此举将是DesignShare计划的一部分。UltraSoC的嵌......

关键字:SiFive UltraSoC DesignShare产业生态 RISC-V
条评论

我 要 评 论

网友评论

大家都爱看

  • 华为的优势,就是自家的各种自研芯片

    CPU即中央处理器,是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心和控制核心。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

    2017-08-16
  • 你不知道Ryzen芯片有多火?来看看AMD的股票吧

    据外媒报道,美银美林认为,AMD最新的Ryzen芯片可能会引发一波销售浪潮,进而推动该股继续上涨。它认为AMD股票还有40%以上的上涨空间。

    2017-08-16
  • 国产芯片:厚积薄发,强势崛起

    关于国产芯片,是近几年才有崛起的势头,可是在几年之前,国产芯片还处于“沉睡”的状态,尤其是手机芯片,几乎大部分都依赖进口,而且国外的市场几乎被高通和联发科所垄断,也就展讯还在市场边…

    2017-08-16
  • 为了数据安全 大疆无人机增加隐私飞行功能

    大疆周一表示,在美国陆军因为“网络缺陷”而要求其成员停用大疆无人机后,这家中国无人机制造商将加强无人机的数据安全性。 大疆政策和法务副总裁布伦丹&middot…

    2017-08-15
  • Intel代工 展讯发布14nm SC9853I手机SoC

    SC9853I采用的Intel的14nm FinFET制程,架构为8核64位Airmont架构,主频1.8GHz,GPU为Mali-T820 MP2,号称面向799~1299元档次的手机。…

    2017-08-15