應用于SoC設計中IP核的接口技術

　　OCP簡介

　　基于IP核復用技術的SoC 設計使芯片的設計從以硬件為中心轉(zhuǎn)向以軟件為中心，芯片設計不再是門級的設計，而是IP核和接口及其復用設計。IP核集成到系統(tǒng)所要考慮的問題包括：同步，例如全局執(zhí)行、數(shù)據(jù)交換和協(xié)議方面的同步操作；協(xié)議轉(zhuǎn)換，不同模塊間不兼容的協(xié)議的轉(zhuǎn)換，封裝可用來解決這個問題，但需要考慮時序約束；I/O緩存，為滿足系統(tǒng)行為和時序約束可能需要緩存數(shù)據(jù)。另外，出于對核設計的保護會故意隱藏一些信息，而這些信息在集成時可能需要。為解決這些問題需要一個好的接口標準，一些大公司現(xiàn)在已有自己的IP核接口標準，比如Altera的Avalon，Atlantic、IBM的CoreConnect、ARM的AMBA等。因為核的多樣性，使用完全相同的接口是不現(xiàn)實的，OCP將軟件中的分層概念應用到IP核接口，提供一種具有通用結(jié)構(gòu)定義、可擴展的接口協(xié)議，方便了IP核與系統(tǒng)的集成。

　　OCP協(xié)議使IP核與系統(tǒng)的接口與IP核的功能無關，設計人員不需要了解核內(nèi)部也能利用它進行系統(tǒng)設計。OCP接口允許設計者根據(jù)不同的目的配置接口，包括接口的數(shù)據(jù)寬度、交換的握手協(xié)議等，在SoC設計中可以裁剪核的功能，降低設計復雜性，減小面積，同時滿足SoC的要求；OCP接口還保持核在集成到系統(tǒng)的過程中自身完全不被改變，就是說在總線寬度、總線頻率或電氣負載有變化時核保持不變。使用OCP接口的設計可以交付即插即用的模塊，同時支持核的開發(fā)與系統(tǒng)設計并行，節(jié)省設計時間。

　　OCP接口運行機制

　　OCP定義兩個通信實體間點到點的接口。其中一個實體作為通信的主體(Master)，另一個作為從體(Slave)。只有Master可以發(fā)命令，Slave響應Master的命令，接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。封裝接口模塊必須擔當每個連接實體的對應端，當連接實體是Master時，封裝接口模塊就作為對應的Slave；當連接實體是Slave時，封裝接口模塊作Master。

　　OCP的工作原理如圖1所示。圖中有三個IP核，其中左邊標有Initiator的IP核是通信的發(fā)起方，作Master；右邊標有Target的是通信的目標方，作Slave；中間的既可作Master又可作Slave；下面的框圖代表封裝接口模塊；從Master出來并進入Slave的箭頭表示請求命令，從Slave出來并進入Master的箭頭表示響應；加黑的線段代表片上互連總線。兩個IP核通過接口通信的過程是：作為Master的 IP核發(fā)出請求命令給對應的Slave端(總線封裝接口模塊)；封裝接口模塊通過片上總線將請求命令(OCP并不指定片上互連總線的工作機制，而是把OCP命令轉(zhuǎn)換成總線上的傳送)傳送給接收方的總線封裝模塊；接收方的總線封裝模塊再作為Master把這種內(nèi)部總線傳輸轉(zhuǎn)換成合法的OCP命令傳送給目標IP核；其作為Slave方接收命令并執(zhí)行所要求的操作。

　　每一個OCP接口都是可根據(jù)連接實體的要求進行配置的(通過選擇需要的信號或某一信號的位寬)，也是互相獨立的，例如系統(tǒng)中通信發(fā)起者總是會需要比目標方更多的地址位數(shù)用來選擇發(fā)起者所要求的目標。