IP核在SoC设计中的接口技术解析

　引言
　　随着半导体技术的发展，深亚微米工艺加工技术允许开发上百万门级的单芯片，已能够将系统级设计集成到单个芯片中即实现片上系统SoC。IP核的复用是SoC设计的关键，但困难在于缺乏IP核与系统的接口标准，因此，开发统一的IP核接口标准对提高IP核的复用意义重大。本文简单介绍IP核概念，然后从接口标准的角度讨论在SoC设计中提高IP核的复用度，从而简化系统设计和验证的方法，主要讨论OCP（开放核协议）。
　　
　　图1 OCP工作原理示意图
　　
　　图2 读/写操作的时序
　　
　　图3 读/写状态机
　　OCP简介
　　基于IP核复用技术的SoC 设计使芯片的设计从以硬件为中心转向以软件为中心，芯片设计不再是门级的设计，而是IP核和接口及其复用设计。IP核集成到系统所要考虑的问题包括：同步，例如全局执行、数据交换和协议方面的同步操作；协议转换，不同模块间不兼容的协议的转换，封装可用来解决这个问题，但需要考虑时序约束；I/O缓存，为满足系统行为和时序约束可能需要缓存数据。另外，出于对核设计的保护会故意隐藏一些信息，而这些信息在集成时可能需要。为解决这些问题需要
　　一个好的接口标准，一些大公司现在已有自己的IP核接口标准，比如Altera的Avalon，Atlantic、IBM的CoreConnect、ARM 的AMBA等。因为核的多样性，使用完全相同的接口是不现实的，OCP将软件中的分层概念应用到IP核接口，提供一种具有通用结构定义、可扩展的接口协议，方便了IP核与系统的集成。
　　OCP协议使IP核与系统的接口与IP核的功能无关，设计人员不需要了解核内部也能利用它进行系统设计。OCP接口允许设计者根据不同的目的配置接口，包括接口的数据宽度、交换的握手协议等，在SoC设计中可以裁剪核的功能，降低设计复杂性，减小面积，同时满足SoC的要求；OCP接口还保持核在集成到系统的过程中自身完全不被改变，就是说在总线宽度、总线频率或电气负载有变化时核保持不变。使用OCP接口的设计可以交付即插即用的模块，同时支持核的开发与系统设计并行，节省设计时间。