Software and hardware integration in a simulated environment

Abstract

Traditionally, the software/hardware co-verification of an embedded system has not been possible until quite late in the design cycle. However, when the development time is critical and the integration problems have an essential role in the product life cycle, the ability to make the integration step earlier must be examined. At NMP, this has been acknowledged and investigations on this subject have already started. In the first phase of the MOSAIC project, a technical solution for a software/hardware co-simulation tool has been made. The technical solution was based on a MOSIM software simulator and Vantage VHDL simulator. This thesis is based on the second phase of the MOSAIC project, where the technical solution was further developed and evaluated in real projects. -This thesis first introduces some common theory and practice for software and ASIC design and testing. Also, different possible methods for software/hardware co-simulation are explained, as well as the technical solution earlier developed in NMP. The practical part of this thesis consists of results of the evaluation, and the enhancements that were made in the test environment as the result of the evaluation. Finally, the performance of the environment is compared with other co-verification tools. -The purpose of this thesis is to give the reader a general view of the software/hardware integration, and an understanding of why making the integration step earlier is so important. The technical solution and its evaluation is mentioned only as an example of many possible solutions that can be developed.

Perinteisesti ohjelmiston ja laitteiston integrointi on tehty vasta melko myöhäisessä suunnitteluvaiheessa. Nykyään kuitenkin suunnitteluajat lyhenevät ja integrointiongelmat muodostavat merkittävän osan matkapuhelimen suunnittelu- ja toteutusongelmista. Tämän vuoksi integrointivaihetta on pyrittävä aikaistamaan. NMP:llä tämä ongelma on jo tiedostettu ja simulointivaiheessa tapahtuvaa integrointia on alettu tutkia. NMP:n ja VTT:n yhteistyönä suoritettavan MOSAIC-projektin ensimmäisessä vaiheessa tutkittiin ohjelmiston ja laitteiston yhteissimulointiympäristön teknisiä toteutusmahdollisuuksia. Tässä ympäristössä yhdistettiin kaksi jo olemassa olevaa työkalua (MOSIM ohjelmistosimulaattori ja Vantage VHDL-simulaattori). Tämä diplomityö perustuu MOSAIC-projektin toiseen vaiheeseen, jossa kyseisen simulointiympäristön käyttömahdollisuuksia tutkittiin ja ympäristöä kehitettiin edelleen. -Diplomityössä esitellään ensin ohjelmisto- ja ASIC-suunnittelun ja testauksen yleisiä periaatteita ja käytännön menetelmiä. Erilaisista ohjelmiston ja laitteiston yhteissimulointimahdollisuuksista esitetään lyhyt yhteenveto. Työn käytännöllinen osuus sisältää MOSAICympäristön evaluoinnin tulokset sekä parannukset joita ympäristöön tehtiin. Lopuksi MOSAIC-ympäristön suorituskykyä ja mahdollisuuksia vertaillaan muihin käytettävissä oleviin simulointiympäristöihin. -Tämän työn tarkoituksena on hahmottaa lukijalle yleiskuva ohjelmiston ja laitteiston yhteissimuloinnista ja selvittää miksi integrointivaiheen aikaistaminen on tärkeää. Työssä esitelty tekninen ratkaisu ja sen evaluointi on mainittu lähinnä esimerkkinä monista erilaisista yhteissimulointivaihtoehdoista. /Kir10