DesignWare_APB_GPIO模块DUT&Testbench仿真

Synopsys 的gpio是DesignWare高级外围总线（DW_apb）的一个component，confirm to ARM的AMBA规范2.0。。

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1.学会读 DW_apb_gpio_databook（数据手册可于主页下载）

其实GPIO我们很熟悉，在ARM设备中用的比较多，在使用STM32或者树莓派时我们就开始使用它。是嵌入式最基本的接口，作为输入端口时，我们可以通过它们读入外部数据，作为输出端口时，我们可以通过它们输出高电平或低电平来控制连接的外围设备。通俗地说，GPIO就是用来控制引脚的。所以以往使用GPIO的经验在这里也一样适用，我们依然是通过寄存器操作GPIO。

1.1 Overview:

Synopsys的 DW_apb_gpio是DesignWare高级外设总线的一个组成部分，我们借着这个图分析一下gpio这个IP。

可以看到这些小IP都可以挂到APB总线上，APB高级外设总线，顾名思义主要用于低带宽的外设之间的连接，例如UART,GPIO都可以接到上面。高级外设总线不像高性能总线那样可以支持多个主模块，在APB里面唯一的主模块就是APB 桥。
 
再回到ip本身，配置一个IO需要用寄存器。按照经验，我们用配置寄存器选择引脚功能，用数据寄存器读/写端口数据。一般我们在用GPIO控制外设的时候，就是配置某个引脚为输出或是输入，再在数据寄存器中写入0或1让引脚输出高电平或者低电平。如果设置为输入的话一般用于地址控制。在adb_gpio中也一样，比如对于gpio_swporta_dr寄存器，若某些位设置为output，则寄存器的值将被输出。
 

1.2 Function:

DW_GPIO的特点包括: 1. APB与APB bridge之间的接口
2. 外部数据接口
3. 辅助硬件数据接口
4. 中断接口
 

 
最好可以生成workspace后APPLY，对照着src下面的component.v一起看，比如会生成什么信号。在代码里面看有多少生成的信号。然后他也会有注释，对于刚看这些IP的同学，如果对注释看不懂呢就结合databook一起，可能还要结合这个Block Diagram 一起看，其他IP的框图也和GPIO一样一般在手册的第一章，会有一个DW_apb_component Block Diagram。
 

1.3 Features:

 
DW_GPIO的特点包括：
1.有128个独立配置的信号
2. A到D四个端口，可单独配置
3. 每个信号都有单独的数据寄存器和数据方向寄存器
4. 每个信号位的可配置硬件和软件控制
5. 端口A的可配置中断模式
6. 可配置的去抖动逻辑，带有外部慢时钟，以消除抖动中断
7. GPIO组件类型寄存器
8. GPIO组件版本寄存器
9. 输出信号上的可配置重置值
 

2. 仿真

仿真之前做好准备工作，下载正版的Synopsys公司的软件coreConsultant。

2.1 Workspace Directory Contents：

了解一下代码结构，打开coreConsultant，建立Workspace后查看生成的代码结构。
 

 
这里我做了一个结构导图，大家可以看看：
 

 

2.2 Function Description：

GPIO这个IP可以分为软件控制模式和硬件控制模式，在软件控制模式下，外部I/O的Direction由Portx数据方向寄存器（gpio_swportx_ddr）的写入控制。而写入的数据被传输到DW_apb_gpio外围设备的输出信号gpio_portx_ddr上。外部数据通过外部数据信号gpio_ext_portx输入。根据gpio_ext_portx是配置为输入还是输出，确定是读取信号上的值还是读取Portx的数据寄存器。

在该模式下，会生成辅助数据输入信号（aux_portx_out）和方向控制信号（aux_portx_en）[0 = Input; 1 = Output]，其中x为a、b、c或d。
 

2.3 Registers：

数据手册第6章记载了各种Registers的offset和对应描述，方便我们配置对应的寄存器。
 
我们来看一段代码：
应的offset然后去测试就好了。
 

2.4 仿真结果：

进入我们最关心的仿真环节，写好testbench，就可以利用coreConsultant测试了：
比如我们配置gpio_inttype_level和gpio_int_polarity这两个寄存器,


测试一下仿真结果
 

再试一下其他的Testcase：

没问题。。


以上就是我们测试小ip的过程，但是要跑通ARM与ASIC之间的连接，需要跑通各个ip的软件控制流程（ARM-AMBA连接测试），后面会用到DS5等软件，DS5的安装尤其细节，不过已经跑通，有时间可以写一篇分享。

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DW_apb_gpio_databook的下载地址:
(https://download.csdn.net/download/weixin_49457347/86309521)