随着芯片产业的不断发展,集成电路规模和复杂度日益增长,给数字电路设计带来巨大挑战的同时,也使得电路的仿真验证比之前更为困难。传统的软件仿真花费时间太长,硬件仿真虽然速度快,但是可监测性差。软硬件协同仿真兼顾软件仿真可视性强和硬件仿真速度快的优点,缩短了验证时间,提高了验证人员的工作效率。为了缩短验证时间,提高验证人员的工作效率,满足日益增长的电路规模的验证需求,本文开展了基于软硬件协同仿真架构的HDMI虚拟显示系统的研究,得到了适用于硬件仿真加速器的HDMI-VIP,论文的主要工作如下:第一,针对传统验证方法速度慢、可监测性差等问题,本文提出了使用软硬件协同仿真平台进行VIP的开发,并对协同仿真的通信架构和工作原理进行深入研究。协同仿真架构分为软件侧和硬件侧两部分,在软件侧共用事务层实现可供测试平台调用的API函数,硬件侧实现事务器的逻辑功能。该架构的两侧预留了三种通道供两侧进行高效的数据交互。协同仿真结合软件模拟易观察和硬件仿真速度快的优点,有效缩短了验证时间,达到提高验证效率的目的。研究表明,相对于软件模拟,协同仿真对验证速度的提升可达到三十倍。第二,在深入研究AHB、APB、I2C总线协议和HDMI接口规范的基础上,采用协同仿真验证平台,完成了HDMI-VIP的设计。本文基于协同仿真架构提出了HDMIVIP的设计方案,HDMI-VIP包含了四个独立的Transactor和一个虚拟存储设备。通过APB Host Transactor获取存储在I2C EEPROM中的EDID信息,AHB Host Transactor发送像素数据,像素数据经过HDMI Transactor编码后传输到虚拟显示设备等待图像显示处理。第三,针对软硬件之间的数据交互效率,提出了基于协同仿真架构的数据高效交互技术。协同架构预留了三种通道类型可供数据在软硬件之间进行交互,其中macro通道支持单向传输,其内部未设置存储模块,多用于传输命令指令及配置信息;pipe通道支持单向传输,其内部设有存储模块,多用于数据流的传输;function通道支持双向传输,内置存储模块,任何数据都可使用function通道进行传输。针对具体信息类型,选择最高效的通道进行数据传输。第四,针对大量像素数据不易对比检验的问题,设计一个虚拟显示设备,对像素数据进行格式转换,将CSV格式的像素数据转换成PNG格式的图片进行直观显示,通过对比输出图片内容是否与传输图片一致,可以更直观的发现问题,避免对比大量数据,达到缩短工作时间的目的。第五,在对HDMI虚拟显示系统及各个模块进行协同仿真的基础上,对比分析了各个模块的仿真信息与功能需求,完成了基于软硬件协同仿真架构的HDMI虚拟显示系统的仿真验证。最后,基于本文上述研究结果,完成了一个应用于硬件仿真加速器的HDMI-VIP。测试结果表明,该VIP支持HDMI1.3版本,红色色度范围为Rx 0.642-Ry 0.349,绿色色度范围为Gx 0.292-Gy 0.596,蓝色色度范围为Bx 0.147-By 0.125,默认色度范围为Wx 0.312-Wy 0.328,水平扫描所支持的频率范围是30-32 k Hz,垂直扫描所支持的频率范围是59-61 Hz,所支持的运行频率是60 Hz,所支持的图像分辨率为640×480 p。