沃胜微电子加快音频集线器设计验证
挑战
解决方案
结果
- 几个月的手工编码被淘汰了
- 数据路径验证覆盖率增加到100%
- 调试过程加快了20%
对于开发世界上第一个高度优化的数字音频中心解决方案，Simulink和HDL Coder是最佳选择。我们使用MathWorks工具应用的设计和验证流程扩展性好，为构建更复杂的DSP和信号混合路径提供了路径。”
布莱恩·佩斯利，沃尔夫森微电子
最初，移动设备中的音频ic主要是带有标准模数转换器(ADC)和模数转换器(DAC)路径的立体声编解码器。智能手机现在要求音频架构支持多路径配置和音频源，包括耳机、语音通道、MP3音频和无线电调谐器。
为了满足这些需求，华胜微电子(现在是Cirrus Logic, Inc.的一部分)开发了世界上第一个定义手机类别的数字音频中心解决方案WM8995。WM8995使系统设计者能够优化地管理多个并发音频使用，这意味着消费者可以通过蓝牙耳机进行免提呼叫，听音乐，并接收导航命令，所有这些都在同一时间和同一手持机上进行。
Wolfson的工程师使用MATLAB®和仿真软件®设计和模拟这些先进的多路径音频集线器，并使用HDL Coder™生成位真Verilog®代码验证其数字信号处理器(DSP)的实现。
Wolfson的首席DSP工程师Brian Paisley解释道:“对于分析和数据路径设计，MATLAB和Simulink提供了比C语言手工编码更强大的环境。”“此外，HDL Coder自动化了验证模型的生成，这缩短了开发时间，提高了质量，增加了我们对设计的信心。”
挑战
验证单个数据路径设计的一种常见方法包括使用来自文件的一组输入向量运行高级算法，并在文件中捕获相应的输出向量以创建黄金参考。芯片验证环境然后应用相同的输入向量，并将其结果输出与黄金参考值进行比较。
这种方法对于小型设计来说是可以接受的，但是随着设计复杂性的增加，这种方法很快就变得不可用了。Wolfson的音频集线器的多路径和用例需要一个更强大的验证过程，可以支持受约束的随机刺激和动态建模。
“需要在音频中心上测试的不同设置、频道配置和路径将需要许多参考文件，总计数g的数据。生成和处理这些文件不是一个选项，”Wolfson的高级设计工程师Gavin Wilson说。
解决方案
Wolfson使用基于模型设计的MathWorks工具对其新音频中心的设计进行建模、模拟和验证。
在最初阶段，DSP工程师使用MATLAB和Simulink研究潜在的算法，并开发设计的浮点模型。因为Simulink已经在许多以前的设计中使用过，工程师可以很容易地重用他们内部高度优化的DSP函数库，如有限脉冲响应(FIR)和无限脉冲响应(IIR)滤波器和均衡器。利用Simulink中强大的刺激和分析库，对模型进行多次仿真，以确保浮点实现的特性和性能满足芯片的要求。
接下来,定点设计师™用于将浮点模型转换为定点、位精确的设计，该设计作为可执行规范传递给数字工程师。
为了保证超低功耗，算法采用汇编语言在自定义算术逻辑单元(ALU)上实现。
Wolfson工程师通过使用HDL Coder从现有的Simulink模型生成Verilog代码来验证实现。在他们的Verilog环境中，该团队使用这种位精确的Verilog代码作为DSP实现的动态模型。在整个设备上运行有约束的随机模拟，根据Simulink生成的Verilog模型验证数百个场景。快速傅里叶变换自动执行数据作为额外的验证级别。
Wolfson开发了一系列音频中心解决方案，旨在为大量数字消费产品提供世界级的音频和性能。2022世界杯八强谁会赢？
结果
几个月的手工编码被淘汰了．“为音频中心项目手动编码模型通常需要8到9周的时间，”Paisley说。“使用HDL Coder，我们在一天内生成了Verilog。”
数据路径验证覆盖率增加到100%．Wilson解释说:“通过Simulink和HDL Coder，我们应用了一种使用黄金参考文件不可能实现的受限随机验证技术。”“因此，我们的数据路径验证能够达到100%的指定覆盖点。”
调试过程加快了20%．“在过去，调试包括比较不同工具的模拟结果，”Wilson说。“现在，当数据路径模拟不匹配发生时，调试问题所需的所有信息都在单一环境中。这使我们的调试过程加快了20%。”
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