Integration of SystemC-AMS Simulation Platforms into TTool
Intégration de Plate-formes de Simulation SystemC-AMS dans TTool
Résumé
Eingebettete Systeme bestehen aus der Integration von Software- und Hardwarekompo-
nenten, von denen die letzten zunehmend heterogener Natur sind, bestehend aus digi-
talen und analogen integrierten Schaltkreisen, Sensoren und Aktoren. Eine heterogene
Modellierung einschließlich Analog- / Mixed-Signal- und Radiofrequenzkomponenten ist
eine Voraussetzung für das Design und die Entwicklung vieler Eingebettete Systeme-
Anwendungen.
In der vorliegenden Arbeit wird die Integration analoger Komponenten in ein High-
Level-Modellierungs- und virtuelles Prototyping-Tool namens TTool vorgestellt. Die Idee
besteht darin, die analogen Komponenten als Ziele in ein digitales Modell eines MPSoC
zu integrieren, auf dem Software unter einem Betriebssystem ausgeführt wird. Der resul-
tierende virtuelle Prototyp kann auf cycle-accurate/bit-accurate Niveau simuliert werden.
Die Entwicklung dieser Arbeit basiert auf den Ergebnissen einer früheren Arbeit, in
der die grafische Benutzeroberfläche von TTool erweitert wurde, um die Erstellung von
Analog- / Mixed-Signal-Modellen ohne jegliche digitale Komponente zu ermöglichen, und
die bereits operatives SystemC-AMS-Code der Modelle generieren konnte.
Die Integrationsaufgaben sind in zwei Stufen unterteilt: Während der ersten Stufe wurde
die Integration zwischen analogen und digitalen Komponenten unabhängig von TTool
implementiert, wobei jedoch dieselben digitalen Komponenten verwendet wurden, die
TTool verwendet, ohne dass eine Software und das zu deren Ausführung benötigte Be-
triebssystem verwendet wird. In der zweiten Stufe wurden die analogen und digitalen
Komponenten in TTool integriert. In dieser Stufe wurde die Validierung der analogen
Modelle auf Designebene vor der Generierung des virtuellen Prototyps implementiert.
Es werden zwei Fallstudien vorgestellt, um die Ergebnisse dieser Arbeit zu demonstri-
eren. Zunächst wird ein Rover-System modelliert, das aus einer digitalen MPSoC-
Plattform und den Modellen zweier analoger Sensoren besteht. Basierend auf diesem
Modell wird ein virtueller Prototyp mit eingebetteter Software generiert und simuliert.
Als zweites wird ein Modell eines Vibrationssensors erstellt und sein virtueller Prototyp
erstellt und simuliert. Die Ergebnisse der Simulation dieses Modells sowie die Validierung
auf Entwurfsebene werden mit den Ergebnissen des Modells verglichen, das direkt mit
SystemC-AMS und SystemC-MDVP simuliert wird. Verschiedene andere Modelle wer-
den vorgestellt, um besondere Probleme aufzuzeigen, die bei der Integration von analogen
und digitalen Modellen auftreten können, insbesondere wenn es um die Interaktion zwis-
chen Discrete-Event- und Timed-Data-Flow Berechnungsmodellen geht. Diese Modelle
werden auch verwendet, um das Verhalten der Ergebnisse dieser Arbeit mit dem Ver-
halten der Modelle zu vergleichen, die direkt mit SystemC-AMS und SystemC-MDVP
erstellt wurden.
Embedded systems consist of the integration of software and hardware components,
where the latest are increasingly of a heterogeneous nature, composed of digital and
analog integrated circuits, sensors and actuators. A heterogeneous modeling, including
analog/mixed signal and radio frequency components, is a requirement for the design
and development of many embedded systems applications.
The integration of analog components into a high-level modeling and virtual prototyping
tool, named TTool, is presented here. The idea is to integrate the analog components as
targets into a digital model of an MPSoC that runs software under an operating system.
The resulting virtual prototype can be simulated at cycle-accurate/bit-accurate level.
The development of this thesis is based on the results of a previous work, in which the
graphical interface of TTool has been augmented to allow the creation of analog/mixed
signal models without including any digital component, and which could already generate
operational SystemC-AMS code of the models.
The integration tasks are divided in two stages: during the first stage, the integration be-
tween the analog and digital components has been implemented independently of TTool,
but using the same digital components that TTool uses without running any operat-
ing system nor software. In the second stage, the integration of the analog and digital
components into TTool has been performed. During this stage, the validation of the
analog models at the design level before the generation of the virtual prototype has been
implemented.
Two case studies are presented to demonstrate the outcome of this work. First, a rover
system is modeled, consisting of an MPSoC digital platform and the models of two analog
sensors. A virtual prototype including embedded software is generated and simulated
based on this model. Second, a model of a vibration sensor is created and its virtual
prototype is generated and simulated. The results of the simulation of this model, along
with the validation at the design level are compared against the outcomes of the model
being simulated directly using SystemC-AMS and SystemC-MDVP. Several other models
are presented to expose particular problems that may arise during the integration of
analog and digital models, specially when dealing with the interaction of Discrete Event
and Timed Data Flow Models of Computation. These models are also used to compare
the behavior of the results of this work with the behavior from the models created directly
using SystemC-AMS and SystemC-MDVP.
Les systèmes embarqués sont composés de parties logicielles et matérielles, de nature de plus en plus hétérogène : des circuits numériques et analogiques, des capteurs et éléments de commande. Une modélisation hétérogène y compris des parties analogiques/mixtes et radiofréquence est indispensable pour la conception et le développement de nombreux systèmes embarqués,
La présente thèse décrit l'intégration de composants analogiques dans un outil de conception et prototypage haut niveau nommé TTool. L'idée est d'intégrer les composants analogiques en tant que cibles dans un modèle numérique de MPSoC. Le prototype résultant peut être simulé au niveau cycle/bit près.
Le développement de la thèse est basé sur un travail antérieur, qui a étendu l'interface graphique de TTool afin de rendre possible la conception de
modèles analogiques/mixtes sans composant numérique, et l'intégration de code SystemC-AMS déjà opérationnel.
La tâche d'intégration s'effectue en deux étapes : lors de la première, l'intégration des composants analogiques et numériques est effectuée
indépendamment de TTool, sans système d'exploitation, utilisant pourtant des composants numériques identiques.
La deuxième intègre les composants analogiques et numériques dans TTool.
Lors de cette étape, la validation des modèles analogiques s'effectue au niveau de conception, avant génération du prototype virtuel.
Afin de démontrer les résultats de ce travail, deux études de cas sont fournies. D'abord, un robot portant deux capteurs, intégré dans une plate-forme MPSoC. La deuxième étude est un prototype virtuel d'un capteur de vibrations. Les deux sont simulées en forme de prototype virtual avec logiciel embarqué.
Les résultats de la simulation de ce modèle et a validation au niveau conception sont comparés avec les résultats de simulation SystemC-AMS et SystemC-MDVP.
Plusieurs autre modèles servent à démontrer des problèmes pariculiers qui peuvent surgir lors de l'intégration de modèles analogiques et numériques, en particulier concernant l'interaction entre modèles à événement discrèt et Timed Data Flow. Ces modèles sont également utilisés afin de comparer directement le comportement desrésultats du présnet travail avec SystemC-AMS et SystemC-MDVP.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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