3.1 系統芯片的驗證問題

　　系統芯片在硬件設計和軟件設計結束后，按流程要求進行系統驗證，這就需要構建一個驗證平臺。對于數字電路來說，采用FPGA基本可以實現對芯片設計的完全驗證;而對于數模混合電路系統芯片來說，驗證則十分復雜。在本設計中，由于各外圍模擬IP核在市場上均有相應模塊，因此，可以考慮將FPGA和這些模擬芯片有機地組合起來，實現對該系統芯片的驗證。

　　3.2 仿真器的設計目標

　　一個8051仿真器系統包括仿真器、編譯器、集成開發和調試仿真環境等。在進行基于8051核設計SoC芯片時，為達到加快研發速度、縮短上市時間、減少開發費用等目的，考慮采用市場上成熟的并為眾多用戶所使用的集成開發環境和開發裝置，如KEIL等。

　　3.3 芯片驗證和仿真器設計方案

　　在前面描述中可以看到，在該芯片設計中由于采用標準的8051核，其指令系統和體系結構基本沒有改變，但其中一些特殊寄存器與外圍模塊之間建立了映射關系，中斷源也得到了擴充。因此，驗證和仿真器的設計關鍵在于能否正確反映這些寄存器的狀態或通過寄存器控制這 些外圍模塊的工作。

　　在系統芯片設計流程中，仿真器的設計與芯片設計同步甚至要提前，因此沒有現成的CPU芯片作仿真器核心;而簡單地將CPU與FSK、DTMF、CAS等功能芯片組合起來替代該CPU芯片，不能實現完全仿真和模擬，特別是無法獲得外圍模擬模塊的狀態。

　　在這里，我們采用FPGA和FSK、DTMF、CAS等功能芯片組合成模擬CPU來替代所設計的系統芯片，系統結構可參照圖3。圖3中，8051核及數字接口部分由FPGA實現;CID部分中，FSK、DTMF、CAS、振鈴檢測等模塊則由相應硬件模塊實現。

?

　　FSK、DTMF、CAS、振鈴檢測等模塊通過接口與FPGA中8051相應寄存器對應，這樣在這些外圍模塊動作的同時，在8051寄存器中都能正確映射;反之，FPGA中相應寄存器的改變，也會引起這些外圍模塊的動作。

　　圖3是建立在通用8051仿真器上的短消息系統芯片仿真方案。模擬CPU模塊集成了FPGA和CID部分芯片和電路，該模塊采用與8051定義一致的引腳與仿真板相連。對于仿真板來說，該模塊的命令和操作

　　◇完全兼容

　　現有集成開發和仿真環境;

　　◇簡化了數模混合設計的驗證問題;

　　◇經過改進，可以利用通用仿真器仿真和調試硬件、軟件;

　　◇由于FPGA可以隨著芯片的改進而重新編程，因此增大了設計和驗證的靈活性;

　　◇縮短了開發時間，加快芯片上市時間。

　　4 結 論

　　利用該方案構成的系統芯片驗證和仿真方案已經在我們的設計中得到了應用。事實上，利用該方案的思想不僅可以實現基于8051核系統芯片的驗證和仿真，其它系統芯片的驗證和仿真也是可以借鑒的。