微控制器的专用芯片仿真设计

提出了一种基于微控制器实现专用芯片的功能仿真设计方法,既能够用于专用芯片的替换和检测之用,也可以作为专用芯片流片之前的仿真测试。阐述了芯片仿真设计整体方案,给出了专用芯片仿真中的读、写两个主要功能的仿真程序,最后对专用芯片仿真过程中的关键问题进行了研究。

一种支持源代码级调试的全芯片仿真技术

源代码级调试对于嵌入式软件开发效率来说至关重要。传统的IC数字前端仿真平台在运行目标代码时,由于目标机是用硬件描述语言Verilog HDL描述的,因此无法进行源代码级调试,只能通过指令级调试或者查看输出波形来分析问题,然后再反向追溯源代码,开发效率低下。提出一种基于VPI技术的全芯片混合仿真方法,利用该方法可以实现目标机软件内核模型与片上复杂硬件外设模型相结合的混合仿真。由于使用了大量的硬件模型,因此该平台是功能完备的,又由于目标机是由软件实现的,因此该混合仿真平台可支持目标软件的源代码级调试。最后在一款工业级DSP的实际设计流程中的成功应用证明了提出方法的有效性。

基于芯片仿真器的程序访问权限配置方案

芯片仿真器是一种在嵌入式软件开发过程中有效的调试手段,目前很多芯片仿真器缺少在调试过程中对软件程序进行保护。提出一种在调试阶段对软件程序访问权限进行控制的方案,该方案主要包括三步:首先以密文配置文件的形式生成程序的访问权限配置信息,其次将程序数据进行加密处理,最后将密文配置文件及密文程序数据一并下载到芯片仿真器。方案实现了程序访问权限的灵活配置,并采用密文处理方式,防止配置权限及程序数据的非法篡改,提高了调试的安全性。

一种基于芯片仿真VCD波形格式的Java程序自动调试方法

为提高调试的效率,作者提出一种Java程序自动调试方法。基于JDI技术实现了Java程序的自动调试,设计了用户代码的单步进入和Java库代码的单步跳出的切换调试策略,最终得到程序运行过程中所有变量值的变化轨迹,并利用Linux脚本将其保存成芯片仿真领域波形数据翻转的通用VCD存储格式。开源VCD文件查看器所展示的效果说明这种Java程序自动调试方法有助于学生理解程序运行的全局过程,能激发学生提出细节问题,远胜于当前纯软件的人工单步调试方法。此外,文章所述的调试方法作为综合运用软硬件技术的教学案例,适合培养软硬件综合人才的多学科协同创新能力,对教育信息化软件的内涵提升提供了借鉴。

基于VPI技术的全芯片混合仿真

仿真技术在IC设计的各个流程中都具有重要意义。基于纯软件描述语言(如C/C++)的仿真方法具有抽象层次灵活、仿真速度快等优点,但周期精确的模型库一般较难获取,而基于纯硬件描述语言如(Verilog HDL)的硬件前端仿真方法则具有周期精确、IP库充沛等优点,但其仿真速度一般较慢。因此,本文提出一种基于VPI技术的全芯片混合仿真方法,将软件模型与硬件模型灵活组合,通过桥接的方式实现软硬件混合仿真。该全芯片混合仿真平台既保证了系统周期精确的特性又维持了整个仿真系统的功能完整性,同时还大幅提升了仿真速度。最后在一款实际的工业级DSP设计中验证了该方法的有效性。

使用Flotherm和Expedition协同完成电子设备芯片级热仿真

随着电子设备不断地集成化、综合化,只靠单一热仿真软件(如Flotherm)一次完成电子设备芯片级的热仿真越来越困难,以某侧壁风冷机载电子设备为例,通过Flotherm和Expedition协同完成芯片级热仿真,并与实测值进行比较来验证仿真的准确性,保障电子设备工作的可靠性。

混合式信号仿真的魅力——芯片集成仿真将取代内电路仿真系统

在惟一的一块硅片上制成整套的混合式信号仿真系统(系统芯片集成/SoC)的趋势,向开发系统提出了更高的要求。芯片集成仿真以其在这方面的无数优点,将逐渐取代传统的内电路仿真系统。类似德州仪器这样的公司。目前就已经通过JTAG端口在混合信号芯片上采用仿真模块。

有源光缆的硅基90°转向芯片设计与制备

从垂直腔激光器阵列到光纤阵列的高效耦合一直是高速有源光缆制备过程中的挑战。基于界面光波传输的相位匹配,根据界面的折射率的分布及波动传输方程,设计了41°转向角度的微反射镜。基于各向异性晶体蚀刻仿真,得到具有特定晶体取向的硅基微结构。在研究制备工艺的方法中,通过在含异丙醇有机添加剂的氢氧化钾溶液中硅各向异性湿法蚀刻制备了具有41°微反射镜的V型槽阵列,异丙醇表面活性剂在氢氧化钾溶液蚀刻硅过程中起关键作用。然后对获得的芯片进行表面粗糙度、轮廓和反射率的表征及测试,探索了膜层(TFCalc)的SiO_(2)/Si高反射率介电膜的作用及效果,测试结果表明:所研制的芯片的反射率近100%,最高耦合效率在762 nm处,达92%。

基于FPGA的单片机仿真器设计

基于FPGA的仿真器是目前高端单片机仿真器的发展方向。文章结合FPGA的结构和技术特点,着重描述了海尔HR6P系列单片机仿真器的软硬件设计,提供了一种集成度高、性能可靠、价格低廉、携带方便的仿真器设计方案。

用于FPGA的多层次集成设计系统的设计与实现

针对当前现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)领域,电子设计自动化(electronic design automation,EDA)工具集成度不够高、不具备用户自主设计FPGA芯片的功能等问题,设计并实现一套完整的FPGA多层次集成设计系统(versatile design system,VDS).该系统包括高度集成的设计开发环境和FPGA芯片级到系统级的设计与验证工具,为设计、应用和验证自主研发的FPGA芯片提供了一个有效平台.VDS的显著特点在于提供了全自动芯片生成功能,使用户能根据自身需要灵活控制芯片的规模和功能,快速开发一系列的适应不同应用的FPGA.借助VDS成功设计出两款FPGA芯片,通过对FPGA进行电路设计以及对芯片和应用进行仿真与验证,证明了VDS的有效可行.

微环光开关的偏振相关损耗研究（英文）

提出一种可同时支持横电模和横磁模传输的微环光开关设计方法,可用于构建波长平面内的偏振无关交换芯片.为了实现微环光开关的偏振无关传输,横电模和横磁模应工作在同一谐振波长且在该波长处有相同的群折射率,据此采用MODE Solutions优化基于硅绝缘体波导结构的微环参数,建立Interconnect芯片仿真模型,考察微环光开关芯片的透射特性和传输特性.经过优化设计,微环光开关的偏振相关损耗低至0.13dB,光脉冲传输时延为42.5ps.研究表明,当微环长度偏离优化值约5nm时,偏振相关损耗就会增加到1dB,其中热光效应可以用来弥补工艺偏差,温度每变化1 K,则可弥补2.2nm的环长偏差.

高增益K波段MMIC低噪声放大器

基于0.25μm PHEMT工艺,给出了两个高增益K波段低噪声放大器.放大器设计中采用了三级级联增加栅宽的电路结构,通过前级源极反馈电感的恰当选取获得较高的增益和较低的噪声;采用直流偏置上加阻容网络,用来消除低频增益和振荡;三级电路通过电阻共用一组正负电源,使用方便,且电路性能较好,输入输出驻波比小于2.0;功率增益达24dB;噪声系数小于3.5dB.两个放大器都有较高的动态范围和较小的面积,放大器1dB压缩点输出功率大于15dBm;芯片尺寸为1mm×2mm×0.1mm.该放大器可以应用在24GHz汽车雷达前端和26.5GHz本地多点通信系统中.

紧凑型K波段单级反馈式MMIC中功率放大器

给出了一种基于功率PHEMT工艺技术设计加工完成的紧凑型K波段单级反馈式MMIC宽带功率放大器.在21～28GHz的工作频段内,当漏极电压为6V,栅电压为-0.25V,电流为82mA时,1dB压缩点输出功率大于21dBm,小信号增益为7dB左右,输入驻波比小于3,输出驻波比均小于2.芯片尺寸为1mm×1.2mm×0.1mm.同时,给出了一种芯片级电磁场仿真验证方法,用该方法仿真的结果和测试结果非常一致,保证了电路设计的准确性.

K波段反馈式MMIC中功率放大器

给出了一种基于功率PHEMT工艺技术设计加工的K波段反馈式MMIC宽带功率放大器。在21～29GHz的工作频段内,当漏极电压为6V、栅电压为-0.25V、电流为111mA时,1dB压缩点输出功率大于21dBm,小信号增益在13±1.5dB,输入驻波比小于3,输出驻波比均小于1.7。芯片尺寸:1mm×2.5mm×0.1mm。同时给出了一种芯片级电磁场仿真验证方法,用该方法仿真的结果和测试结果非常一致,保证了电路设计的准确性。

数字为主的混合信号设计的验证方法学

混合信号验证在当前So C设计中的作用越来越重要,被称为芯片流片以前的健康体检,可以有效避免芯片二次流片。结果证实大部分芯片的问题可以通过合适的混合信号验证方法发现。当前混合信号验证的主要挑战包括行为级模型建模、晶体管级仿真速度、低功耗验证等,介绍了微控制器芯片KW41中使用的一整套混合信号验证方法,包括使用电路模型产生器生成wreal模型,混合模式数模混合信号仿真,模拟电路断言和电路检测帮助实现自动化检验,模拟电路检测发现模拟电路潜在问题,用XPS MS做全芯片晶体管级仿真。该方法适用于所有数字设计为主的芯片。

实数模型在闪存芯片验证中的应用

NAND闪存比以往更需要大容量来满足日益增加的存储需求。在3D NAND时代,内部模拟控制和相关的开关转换电路更加复杂。同时,市场需要芯片更多的功能、更快的接口速度、以及更高性能的操作算法。然而,设计和验证的周期被压缩以适应激烈的竞争。传统的模拟或者快速模拟仿真无法快速地检查完整的芯片功能和特性,单纯的数字验证又无法有效地检查芯片的模拟行为。实数模型(RNM)是一种混合的验证方法,它借用了连续时域和分离时域的概念。电压和电流以浮点数的方式被建模,并且实数信号转换是在分离事件驱动下实现。仿真是在数字引擎下执行,且不需要模拟的解析器,这样就可以保证仿真高性能地执行。实数模型支持自定义类型(UDT)与自定义函数(UDR),可以实现不同的模拟行为。使用实数模型后,仿真可以覆盖几乎所有模拟信号的类型,从而监测更加准确的模拟行为。与完全的数字仿真相比,新方法并没有造成速度上明显的损失。