[发明专利]软硬件设计与验证平台系统

说明书

本发明提供一种软硬件设计与验证平台系统，其包括建模模块、硬件虚拟模块、操作系统模块、及应用模块。建模模块是组态成构建一个或多个外设硬件模型，并验证它们的功能或性能；硬件虚拟模块包括可执行硬件虚拟的虚拟机监视器；硬件虚拟模块是通过套接桥连结于建模模块；操作系统模块包括操作系统；操作系统模块连结于硬件虚拟模块；应用模块，其包括一个或多个应用；应用模块连结于操作系统模块。其中，通过应用模块与操作系统模块来执行的软件设计步骤的起点早于通过硬件虚拟模块与建模模块来执行的硬件验证步骤的起点。

技术领域

本发明是关于一种软硬件设计与验证平台系统，特别是关于一种基于QEMU与SystemC的软硬件设计与验证平台系统。

背景技术

系统芯片(System on a Chip，SoC)是一种集成电路芯片，整合有计算器或电子系统的所有组件。这些组件典型地包括中央处理单元(central processing unit，CPU)、存储器、输入/输出端口、及辅助存储器，皆整合在单一基板上。它可能具有数字、仿真、混合信号、及通用射频信号处理等功能，依照其应用而定。SoC可减少功率的消耗，并缩小占用的面积。因此，SoC在移动计算与边缘计算的市场中举足轻重，并已普及于嵌入式系统与物联网。

通常，系统由软件和硬件所组成。早期的系统设计尚可简单划分成软件设计工作与硬件设计工作，再将两者合并形成完整的系统。软件工程师使用C或C++等程序设计语言进行设计；而硬件工程师则使用VHDL或Verilog等硬件描述语言进行设计。然而，电子系统，例如SoC，发展得越来越复杂，组件越来越多，对于软件设计工作与硬件设计工作的划分更加仰赖对于整个系统的完整了解与掌握。

在传统的系统设计与验证架构中，硬件设计的验证(verification)工作占总工作量的60％～80％，以至于硬件设计与软件设计无法并行，导致系统设计的工作时间拉长的缺点。进而，由于工作时间拉长，人力或物力等各项成本将升高。再者，随着技术的演进，SoC的复杂度与日俱增，上述缺点将更加明显。特别是，硬件设计需要长时间的迭代计算，后期的设计修改所需的重新计算将付出更大的代价。这种不利条件造成65％的系统设计以失败告终。究其原因，乃传统的系统设计与验证架构对于整个系统的可视性有限所致。

由此可见，确实有必要提出一种改良的软硬件设计与验证平台系统，以减缓甚或消弭上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种软硬件设计与验证平台系统，特别是一种基于QEMU(quick emulator)与SystemC，以软硬件协同的方式来进行设计与验证的平台系统。

具体而言，本发明的目的包括下列任何一项：

(1)软件设计不必以硬件设计完成(例如，FPGA就绪)的时点为起点。

(2)系统整合(验证)不必以所有软硬件就绪的时点为起点。

(3)各个模块可独立设计与验证。

根据本发明的一种观点，提供一种软硬件设计与验证平台系统，其包括建模模块、硬件虚拟模块、操作系统模块、及应用模块。建模模块是组态成构建一个或多个外设硬件模型，并验证它们的功能或性能。硬件虚拟模块包括可执行硬件虚拟的虚拟机监视器；硬件虚拟模块是通过套接桥连结于建模模块。操作系统模块包括操作系统；操作系统模块连结于硬件虚拟模块。应用模块，其包括一个或多个应用；应用模块连结于操作系统模块。其中，通过应用模块与操作系统模块来执行的软件设计步骤的起点早于通过硬件虚拟模块与建模模块来执行的硬件验证步骤的起点。

可选地或较佳地，软硬件设计与验证系统是组态成执行系统整合验证步骤的起点，早于执行软软件设计步骤的终点与硬件验证步骤的起点。

可选地或较佳地，可执行硬件虚拟的虚拟机监视器是QEMU，而建模模块是以SystemC来实现。