第5讲：系统级设计技术

5.1 基于IP核的模块化设计流程

1. IP核分类与标准化
   • 软核（Soft IP）：可综合的HDL代码
   • 固核（Firm IP）：网表级IP
   • 硬核（Hard IP）：物理布局的GDSII文件
2. Vivado IP Integrator设计流程

   create_bd_design "system"
   create_ip -name clk_wiz -vendor xilinx -library ip -version 6.0 [get_ips]
   create_ip -name axi_interconnect -vendor xilinx -library ip [get_ips]

3. IP封装规范
   • 接口标准化（AXI4/AXI4-Stream）
   • 参数化配置界面
   • 文档与验证用例

5.2 部分可重配置原理

1. 动态功能切换机制
   • 静态逻辑与可重配置区域划分
   • 比特流差异分析技术
2. Vivado部分重配置流程

   set_property HD.RECONFIGURABLE 1 [get_cells reconfig_region]
   create_partition_def -name pr_partition -module reconfig_module

3. 应用场景
   • 多模式通信系统
   • 硬件功能动态升级
   • 资源分时复用

5.3 软核处理器集成

特性	MicroBlaze	Nios II
架构	32位RISC	32位RISC
时钟频率	200-400MHz	150-250MHz
存储接口	AXI4/LMB	Avalon-MM
调试接口	MDM（MicroBlaze Debug）	JTAG

5.4 系统级验证策略（UVM基础）

1. 验证架构组成
   • Testbench拓扑结构
   • Sequence/Driver/Monitor组件
2. 典型验证场景

   class axi_seq extends uvm_sequence;
     virtual task body();
       axi_transaction tx = axi_transaction::type_id::create("tx");
       start_item(tx);
       tx.randomize();
       finish_item(tx);
     endtask
   endclass

3. 覆盖率驱动验证
   • 功能覆盖率模型
   • 断言覆盖率分析
   • 回归测试策略