SOC实验报告构建基于SocLib的单核-SoC

构建基于SocLib的单核SoC本实验是在SoCLib仿真平台上完成的。SoCLib是一个由法国TIMALab、Lip6等研究机构与STMicroelectronics等知名企业联合开发的，用于多核SoC系统架构设计的ESL建模仿真平台。SoCLib仿真平台所包含的全部IP模型、工具以及各种文档均遵循GNULesserGeneralPublicLicense（LGPL）开源协议，可免费下载使用。本实验参考了法国TIMALab用于研究生SoC设计课程的大作业“IntegrationofaMotion-JPEGVideoDecoder——apracticalstudy”。实验总体目标：以Motion-JPEG（MJPEG）视频解码算法为应用范例，借助SoCLib建模仿真平台[1]，通过ESL设计方法，使学生了解并掌握多核SoC（Multi-processorSoC，MPSoC）的系统架构设计与及软件设计方法。实验准备工作：实验环境：Ubuntu9.04注：其他Linux操作系统也可，但Windows操作系统不可使用实验平台：实验平台下载地址：libtool-1.5下载地址：/software/libtool/实验平台安装与测试：对压缩包libtool-1.5解压缩，然后安装libtool对压缩包projet_soc解压缩，得到文件夹projet_soc设置环境变量SOCLIB_DIR="projet_soc文件夹所在的路径"在主目录/home下创建一个工程目录，如/home/soclib_exp将文件夹projet/TP/TP0/HW复制到所创建的工程目录（注：该文件夹中包含了如图2所示的基于SoCLib构建的单核SoCESL高层次抽象模型，即硬件部分）将文件夹projet/TP/TP0/SW/hello_world复制到所创建的工程目录（注：该文件夹中包含了在单核SoC上需要运行的helloworld测试程序，即软件部分）打开Shell控制台，进入projet/TP文件夹，输入sourceinstall_env.sh设置系统环境变量进入/home/soclib_exp/hello_world文件夹，输入sourceinstall.shconfigurations/mips运行脚本，然后输入make对软件部分进行编译进入/home/soclib_exp/HW文件夹，输入make对硬件部分进行编译10．在HW文件夹下，输入ln-s../hello_world/APP.x11．输入./simulation.x-1，若出现如图1所示情况，则表示实验平台安装测试成功注：每次重新启动一次Shell控制台，均要重新运行一下步骤7中的脚本“install_env.sh”。 图1实验平台测试结果实验平台目录结构：本实验平台projet_soc的目录结构如图2所示。图2实验平台projet_soc目录结构实验平台projet_soc包含两个子文件夹：PLATFORM和TP。其中PLATFORM为实验平台，TP为4个实验内容。PLATFORM文件夹包含两个子文件夹：HW_PLATFORM：实验平台的硬件部分，又包含两个子文件夹，SoCLib和utils。SoCLib为本次实验所依赖的SoCLibESL建模与仿真环境。utils包括了实验所需的工具，如仿真内核Systemcass、调试工具CDB。SW_PLATFORM：实验平台的软件部分，又包含两个子文件夹，APES和Toolchains。APES包括了本次实验所使用的嵌入式操作系统DNA。Toolchains包括了实验所需的MIPS处理器交叉编译链。TP文件夹包含五个子文件夹和一个脚本文件：TP0~TP2：分别对应了实验一、二、三的相关文件和说明。vci_idct：对应实验四所需添加的idct模块的程序代码。docs：包含了实现所需的文档，如CDB文档，VCI协议文档。install_env.sh：设置各种环境变量的脚本。实验目的与内容：了解SoCLib平台工作原理。掌握如何利用SoCLib定义一个单核SoC硬件平台，如何在该SoC平台之上添加其他硬件设备。学习如何编写简单C程序以控制各种硬件设备。在所定义的单核SoC上运行串行的Motion-JPEG程序。分析MJPEG解码每部分在单核上运行所需要的时间，思考对该算法进行并行化。实验要求：了解SoCLib电子系统级仿真平台学会如何在SoCLib平台上添加新的硬件模块编写简单C程序验证所添加的模块的正确性在所构建的单核SoC上实现串行MJPEG解码应用，验证所搭建的SoC的正确性实验步骤：首先，利用实验平台所提供的一个最基本的单核SoC熟悉SoCLib的工作原理。如图4所示，该单核SoC硬件平台由一个MIPSR3000处理器，一个存储器以及一个显示终端TTY组成。这些硬件设备通过片上网络——GenericMicronetwork（GMN）进行互连。图4基本单核SoC硬件平台该基本单核SoC基于SoCLib实现的顶层文件top.cpp位于/projet_soc/TP/TP0/HW下。建议学生仔细阅读该顶层文件，了解如何通过该文件利用SoCLib所提供的各种ESL模型组件搭建SoC验证平台，如何定义声明各种设备模块以及各设备模块之间如何连接。在熟悉SoCLib工作原理和顶层文件top.cpp的组织形式后，在图5所示的单核SoC平台之上添加定时器VCI_TIMER、文件系统VCI_FDACCESS、帧缓存VCI_FRAMEBUFFER以及同步锁VCI_LOCKS等设备模块，修改后的单核SoC平台如图3所示。图5修改后的单核SoC硬件平台基于SoCLib添加各个设备模块时，应重点检查以下几个方面：设备模块与各种信号的声明是否正确？设备模块的初始化及各种参数的设置是否正确？各设备模块与互连网络及模块间信号的连接是否正确？各设备模块的内存映射（MemoryMapping）地址的设置是否正确？与互连网络连接的主设备、从设备数目设置是否正确？注意：使用SoCLib，每添加一个设备模块都会遇到上述问题，因此应该特别注意。编写简单的C程序，控制所添加的各种设备模块的功能，以验证SoC系统各设备工作的正确性。如何添加各设备模块以及如何使用请参见SoCLib主页中的相关信息：VCI_TIMER：http://www.soclib.fr/trac/dev/wiki/Component/VciMultiTimerVCI_FDACCESS：http://www.soclib.fr/trac/dev/wiki/Component/VciFdAccessVCI_FRAMEBUFFER：http://www.soclib.fr/trac/dev/wiki/Component/VciFrameBufferVCI_LOCKS：http://www.soclib.fr/trac/dev/wiki/Component/VciLocks对位于/projet_soc/TP/TP0/SW/mjpeg_seq文件夹下的MJPEG串行程序使用MIPS交叉编译器进行编译，移植到图3所示的单核SoCLib平台之上。熟悉MJEPG的算法流程，思考该算法任务的并行性，通过仿真统计各子程序所用的时间，考虑如何进行架构改进及软/硬件划分。建议利用TIMER模块，统计MJPEG串行程序每部分在MIPS3000上运行所需要的时间。文件project_soc/TP/TP0_CORRECTION是第一个实验的正确结果，可参考。下面是如何在TP0框架上添加TIMER、FDACCESS、LOCKS、FRAMEBUFFER四个模块的例子，供参考。硬件部分(Inyourworkingdirectory：/projet_soc/TP/TP0/HW)修改segmentation.h文件，添加所需要的组件的段地址和大小。修改platform_desc文件，添加四个组件修改top.cpp文件加入对应组件的头文件将四个组件加入mappingtable中添加Components声明Signals添加Net-list，实现四个组件的相关链接（二）软件部分（Inyourworkingdirectory：/projet_soc/TP/TP0/SW）1.根据对应硬件模块中的segmentation.h文件里的定义修改dispatch.c中所涉及到的模块的地址2.修改fetch.h的所用到的图片的保存路径3.修改mips文件中对应的模块地址 （三）修改完文件后的操作步骤：打开Shell控制台，进入projet/TP文件夹，输入sourceinstall_env.sh设置系统环境变量进入TP0/SW/mjpeg_seg/文件夹，输入sourceinstall.shconfigurations/mips运行脚本，然后输入make对软件部分进行编译进入/TP0/HW/件夹，输入make对硬件部分进行编译在HW文件夹下，输入ln-s../hello_world/APP.x输入./simulation.x-1，若出现如图2所示情况，则表示实验一添加模块成功注：每次重新启动一次Shell控制台，均要重新运行一下步骤7中的脚本“install_env.sh”。实验结果：大约每150ms读取一帧视频图像。如图2本次实验由于软件模块的修改出现差错，最终没有出现最终的图形。无法显示松鼠图样。实验过程遇到的问题：1、没有修改图片路径导致运行出现图片读取错误，将其改成图片的存储路径后还是报错误，最后仔细检查发现在路径中少加了/fd/。2、再次编译后导致程序运行出错，后经讨论没有将先前编译的清理导致再次编译时出现错误