SOC系统01：软核的获取与仿真

0.前言

一个SOC系统如下图所示。以软核为中心的soc系统搭建，需要完成软核仿真、FPGA上板验证、外设IP开发、外设挂载与驱动、软硬交互等步骤。这是一个很大的主题，准备用一系列的主题小结记录一点经验。

1.开源核获取

例如ARM架构下的m系列，a系列，可以到官网申请design start版本、eval版本；
或者比较热门的RISC-V架构，如蜂鸟，无剑等软核，可以在github中直接下载

2.仿真平台的搭建

常用的仿真软件，Windows下常用modelsim，Linux下常用questasim，vcs等。
以蜂鸟e203的仿真为例，见https://blog.csdn.net/qq_40946355/article/details/105188993；
一个软核在发布前已经完成相应的验证工作，一般不需要我们额外添加testcase，在相应的EDA工具复现即可。

3.软核需要验证哪些功能

（1）指令集测试
一般会附带在软核的下载包中，用python、makefile脚本集成好，按README说明文件操作即可，例如

（2）指令的写入测试
需要了解指令存储器的位置，在testbench中进行写入指令，并对应读出，完成一个读写回环

	integer i;
    reg [7:0] itcm_mem [0:31];
    initial begin
      $readmemh({
     testcase, "coremark.verilog"}, itcm_mem);

      for (i=0;i<32;i=i+1) begin
          `ITCM.mem_r[i][00+7:00] = itcm_mem[i*8+0];
          `ITCM.mem_r[i][08+7:08] = itcm_mem[i*8+1];
          `ITCM.mem_r[i][16+7:16] = itcm_mem[i*8+2];
          `ITCM.mem_r[i][24+7:24] = itcm_mem[i*8+3];
      end

        $display("ITCM 0x00: %h", `ITCM.mem_r[8'h00]);
        $display("ITCM 0x01: %h", `ITCM.mem_r[8'h01]);
        $display("ITCM 0x02: %h", `ITCM.mem_r[8'h02]);
        $display("ITCM 0x03: %h", `ITCM.mem_r[8'h03]);
    end 

（3）运算功能
查阅指令手册，向指令存储器写入算术运算、逻辑运算、移位等操作指令，输出查看结果。（这一步在软件上调试也可）

（4）外设测试
较常用的spi,uart协议测试，可以有选择地测试
spi与flash的读写相关，程序可能会烧录到flash中，再上载至指令存储器运行；
uart与printf函数相关，也常用于开发板与上位机之间的数据传输。

（5）架构信息
有些寄存器会保存架构信息，版本信息，这些寄存器是可读不可写的，在regfile中查找对应寄存器并输出其预置的置即可；
也可以在程序中使用读寄存器命令，例如read_csr(a0)读取出寄存器a0的值，这类读取函数会以汇编的提前封装好，具体函数名到板级开发包中寻找。