[使用SCE-MI和C-API来提高基于FPGA的SoC/ASIC原型验证效率]怎么提高语C
SCE-MI（标准协同仿真建模接口）是一个Accellera的标准，有利于标准化软件模型和硬件平台之间的事物级层次的通信。通过使用SCE-MI连接基于FPGA的原型设计模型以及PC中的设计模型或test bench， SoC设计师可以大大提高验证效率，并实现早期的硬件软件协同设计。然而，由于SCE-MI的基础结构以及与SCE-MI相匹配的可综合事务级处理模型的复杂性，C - API也是一个很好的替代方案，这样的应用，大大降低了成本。让我们来看看怎样通过使用SCE-MI建立一个仿真环境和基于FPGA的原型之间的软硬件协调仿真环境，并比较一下SCE-MI和C-API
在FPGA原型上运行 SCE-MI
SCE-MI允许使用者连接他们FPGA设计到C，C++ 和SystemC。除此之外，设计者使用更高级别的C-API，还可以让FPGA上的设计与指令级仿真器，如Armulator连接起来。
有时设计人员会在开发的早期使用SystemC模型作早期的设计，在这种情况下，他们可以把部分SystemC的模型放到基于PC的软件工具里，其他设计放到基于FPGA的电子系统级的平台中。模型不同的组成部分可以通过基于Accellera标准的SCE-MI接口和可综合的Transactor在事务级进行数据交换。
连接基于FPGA的电子系统级和PC上高层设计模型使得使用者无需拥有所有的IP模块就能实现完整的架构验证。由于数据在PC和FPGA硬件的事务级传输，大部分的设计都可以在MHz范围的速度下运行。
这种把基于FPGA和基于软件的电子系统级设计链接起来的方法的另一个好处是，它可以解决原型的速度不能够完全匹配外部真实环境的问题。例如，千兆以太网的FPGA原型很难以与周边环境同样的速度运行，那么设计者就可以通过SCE-MI接口使用PC上高层模型与FPGA上设计进行软硬件协同建模仿真来解决。
另一种方法：C-API
S2C的C-API功能可让验证工程师们发送/接收电脑中的大量测试数据到/从基于FPGA的原型设计。通过和许多验证工程师交谈，我发现当今的一个共同的挑战在于：创建足够的测试案例和一些极端案例以彻底验证基于FPGA的原型设计的能力。通过把原型连接到目标系统，工程师们能够进入真实世界测试环境，但是通常难以创建真实世界环境的极端测试案例。因此，较好的设计方法是为真实世界测试环境补充能够从电脑运行的、基于FPGA的原型的额外验证数据。S2C的C-API 非常适用于以下用途：
◆ 从电脑运行大量验证数据到基于FPGA的原型进行验证。
◆ 验证极端案例在真实世界目标系统中难以创建，但是可以在模拟或者软件中创建。
◆ 真实目标系统接口由于速率太快而无法在基于FPGA的原型上实现，因此利用电脑产生较低速率的测试。
◆ 读取和写入FPGA系统的存储器，以便加载启动代码或者抓拍系统状况的照片。
S2C的C-API是S2C TAI Player Pro软件的一项可选功能，它需要S2C基于FPGA的原型硬件支持TAI VM技术。图2表展示了TAI Verification Module （VM）通过一个x4 PCIe Gen 2接口和计算机通信。这块TAI VM插在了一个能容纳32.8M ASIC门的Quad Stratix-4 820 TAI Logic Module（LM）上
C-API对比SCE-MI
SCE-MI可能是把计算机测试环境连接到仿真器和基于FPGA的原型等硬件辅助验证平台的唯一著名标准。S2C是SCE-MI标准的倡导者，并且已经完成了许多客户的SCE-MI项目。我个人认为，使用C-API对目前大多数设计要求来说也是一个好的简单替代方案。SCE-MI需要严格的连接基础架构以及更重要的与SCE-MI兼容的Transactor。因此，创建SCE-MI原型环境的成本和时间就变得更高更长。当然，一些SOC设计者仍然偏好SCE-MI,因为SCE-MI有严格的规则来规定怎样对复杂接口协议建模，并且SCE-MI将来可为交叉软件和硬件平台验证提供支持。
以下我将列出使用S2C的C-API的优点：
1）易于使用。S2C的硬件侧接口采用OpenCore的叉形总线结构。客户可以轻易把接口设置为任何其他总线的接口或者直接连接到设计块或存储器块。而在PC端，我们提供一套用于读写和DMA传输的C-API程序。
（下转第87页）
2）高性能。只需很少的日常管理开销，并且可以在几乎接近20Gbps的数据传送速率下运行。
3）低成本。其设置成本仅为SCE-MI设置成本的一小部分。
4）SCE-MI标准尚未被广泛采用。市场上可提供的SCE-MI Transactor数量有限。
总结
从电脑上通过大量验证数据快速运行基于FPGA的原型，这种能力可以为工程师们提供充分验证ASIC/SoC设计的更好方式。SCE-MI和C-API都可以实现这种能力。如果交叉软件和硬件平台不是现今所关注的重点，我推荐使用C-API。
作者简介
吴滔，S2C公司应用工程总监。